국내연구진, 꿈의 신소재 `그라핀` 대량생산 눈 앞에

[이데일리 함정선 기자] 국내 연구팀이 `꿈의 신소재`로 불리는 `그라핀`을 상온에서 대량 생산할 방법을 개발했다.

교육과학기술부는 성균관대 이효영 교수가 고품질의 그라핀을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

▲ 플라스틱판 위에 그라핀을 올려놓고 구부린 모습

그라핀은 셀로판지처럼 얇은 두께의 컴퓨터 모니터, 손목시계처럼 손목에 찰 수 있는 휴대폰, 종이처럼 접어 지갑에 휴대할 수 있는 컴퓨터 등을 만드는 데 사용할 수 있는 신소재다.

그라핀은 육각형의 탄소화합물로 실리콘보다 100배 이상 전자를 빨리 이동시키며, 휘거나 비틀어도 깨지거나 부서지지 않는다.
 
또한 구리보다 100배 더 많은 전류가 흐르고, 다이아몬드보다 2배 이상 단단해 지금보다 수백 배 이상 빠른 반도체를 만들 수 있는 차세대 전자소재다.

이 교수 연구팀은 새로운 환원제를 이용, 상온공정으로 불순물이 없는 고품질의 그라핀을 대량 생산할 가능성을 증명했다. 이 방법은 실리콘 등 딱딱한 재질의 기판뿐 아니라 휘어지는 플라스틱 기판에도 활용될 수 있다.

그라핀을 생산하는 방법은 크게 4가지로, 스카치테이프 방법, 화학증착법(CVD), 실리콘 카바이드 절연체를 이용한 에피택셜(Epitaxial) 방법 및 환원제를 통한 화학적 방법 등이다. 이 가운데 환원제를 이용한 방법이 대량생산이 가능한 방법으로 손꼽히지만 나머지에 비해 품질이 떨어지는 단점이 있다.

이 교수 연구팀의 신기술은 이같은 품질저하를 극복, 대량생산이 가능하면서도 품질 좋은 그라핀을 만들 수 있는 것이 특징이다.

과학계는 이번 연구결과로 미국 일부 회사에서만 생산하고 있는 품질 좋은 그라핀을 우리나라에서도 대량 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구팀은 현재 국내특허 출원을 완료하고 미국, 유럽, 중국, 일본 등 국외특허 출원을 진행하고 있으며 앞으로 기술이전도 계획하고 있다.

이효영 교수는 "그라핀은 실리콘으로는 더는 진척이 없던 반도체 정보 처리속도를 획기적으로 높이고 초고속반도체나 고성능 태양전지개발 등 다양한 분야에서도 큰 역할을 할 것으로 기대된다"며 "이번 연구를 통해 무궁무진하게 응용할 수 있는 그라핀을 대량생산할 수 있게 돼 차세대 전자재료산업 강국으로 발전할 수 있는 기반을 마련했다"고 말했다.

이 교수팀의 연구결과는 과학 전문지인 네이처의 자매지 `네이처 커뮤니케이션(Nature communications)` 온라인 속보(9월 22일자)에 게재됐다.