아주대, 구리 사용량 낮춘 부식 저항 소재 개발

폴리아닐린-구리 하이브리드 전도성 복합 소재 합성법. 아주대 제공. 국내 연구진이 구리 사용량을 절반 수준으로 줄이면서도 부식 저항성을 높인 전도성 복합 소재를 개발했다. 인공지능(AI) 데이터센터와 전기차, 재생에너지 설비 확대로 구리 수요가 커지는 가운데 소재 사용량과 수명 문제를 함께 낮출 수 있는 기술이다. 아주대학교는 김종현 응용화학과·대학원 분자과학기술학과 교수 연구팀이 전도성 고분자 폴리아닐린(PANI)을 활용해 폴리아닐린-구리 하이브리드 전도성 복합 소재를 개발했다고 28일 밝혔다. 구리는 AI 데이터센터의 서버 전선, 회로기판, 냉각 시스템, 송·배전 설비 등에 쓰이는 핵심 소재다. 전기차와 태양광·풍력 인프라에도 필수적으로 들어간다. 국제에너지기구(IEA)는 현재 추진 중인 광산 프로젝트만으로는 2035년 구리 수요를 충족하기 어렵고, 약 30%의 공급 부족이 발생할 수 있다고 전망했다. 기존에는 구리 사용량을 줄이기 위해 다른 물질을 섞으면 전기전도도 등 성능이 낮아지고, 산화 방지 코팅을 추가하면 공정과 비용 부담이 커지는 한계가 있었다. 구리는 공기와 수분에 노출되면 산화가 진행돼 해양·산업 환경에서는 부식 방지가 주요 과제로 꼽힌다. 연구팀은 폴리아닐린의 산화·환원 상태를 조절하는 방식으로 이 문제를 풀었다. 화학적 환원 공정으로 환원 정도가 다른 세 종류의 복합체를 합성한 결과, 환원도가 높을수록 구리와 고분자 간 결합이 강해지고 구리 입자가 미세하고 균일하게 분산되는 것으로 확인됐다. 개발된 복합체는 질량 기준 절반가량만 구리로 구성됐지만 10⁴센티미터당 지멘스(S/cm) 이상 금속성 전기전도도를 보였다. 바닷물 침지 시험에서는 순수 구리보다 긴 수명을 나타냈다. 순수 구리는 240시간 만에 저항이 약 3만배 높아졌지만, 복합체는 960시간 이후에도 순수 구리보다 400만배 낮은 저항을 유지했다. 전기화학 부식 평가에서는 부식 속도가 순수 구리의 약 9분의 1 수준으로 억제됐다. 연구팀은 이 같은 성능을 구리보다 고분자가 먼저 산화되며 보호막 역할을 하는 '희생 산화 메커니즘'으로 설명했다. 실제 6개월 노화 시험에서 구리는 금속 상태를 유지한 반면 폴리아닐린만 점진적으로 산화됐고, 이러한 효과는 완전히 환원된 폴리아닐린 형태에서만 나타났다. 아주대는 이번 신소재를 특허 출원했으며, 엘파니가 상용화와 양산을 목표로 후속 개발을 진행하고 있다고 설명했다. 연구 과정에는 실제 해수 침지...