국내 연구진에 의해 실리콘 대체 소재로 꼽히는 '그래핀(Graphene)'을 매우 쉽게 만들수 있는 획기적인 기술이 개발돼 업계의 이목이 쏠리고 있다.

성균관대 신소재공학부 유지범 교수(사진)팀은 반도체에서 사용되는 실리콘 보다 100배 이상 빠르게 전자를 이동시켜 '꿈의 신소재'로 통하는 '그래핀' 생성 방법과 관련, 고유 성능을 그대로 유지하면서도 기존의 방법들과 비교할 때 훨씬 빠른 시간에 대량으로 '그래핀'을 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다

삼성종합기술원과 러시아 연구팀이 참여한 이번 연구결과는 재료과학분야의 세계적 권위지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 저널 최근호에 게재됐다.

연구팀에 따르면 '그래핀'은 탄소가 연결된 벌집 모양의 물질로, 두께가 원자 한 층에 불과하지만 성질이 잘 변하지 않고 뛰어난 전기적 성질을 보인다. 특히 그래핀은 현재 반도체에서 사용되는 실리콘 보다 100배 이상 빠르게 전자를 이동시키고 주요 전도체로 꼽히는 구리보다도 100배나 많은 전류를 흐르게 할 수 있어 '꿈의 신소재'라는 평가를 받아왔다.

연구팀 관계자는 "그래핀은 탄소 구조의 층과 층 사이의 간격을 넓힘으로써 얻을 수 있는데 보통 물, 알코올 같은 용액을 이용하는 경우가 많다"며 "하지만 이 방법은 층과 층 사이가 분리되는 탄소층의 개수가 얼마 되지 않는 등 한계를 안고 있었다"고 지적했다.

이 관계자는 이어 "하지만 이번 연구에서는 불소화처리된 용액(CLF3)에 흑연을 집어 넣고 고온의 열처리를 통해 층과 층 사이가 벌어지도록 '확대된 흑연(expanded graphite)'을 만드는 방법이 사용됐다"며 "이후 이 흑연을 물이나 유기 용매에 다시 넣어 충분히 층간 간격이 벌어진 그래핀을 대량으로 얻을 수 있다는 것을 규명해냈다"고 강조했다.

유지범 교수는 이번 연구에 대해 "복잡하고 시간이 많이 걸리는 기존 방법을 쓰지 않고도 그래핀을 손쉬운 방법으로 얻을 수 있다는 것을 밝힌 것이 이번 연구의 최대 성과"라고 말했다.

한편 '그래핀'을 활용하면 접거나 구부릴 수 있는 디스플레이를 만들 수 있으며, 그래핀이 튜브 형태로 말려 있으면 차세대 나노분야에서 전자소자의 핵심 소재로 주목받는 '탄소나노튜브'가 된다.
김철현 기자 kch@asiae.co.kr
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