국내 연구진이 '꿈의 신소재' 그래핀(graphen)을 크게 만드는 생산 공정을 세계 최초로 개발했다. 둘둘 말거나 접어서 들고 다니는 투명 디스플레이 등에 활용할 수 있는 길이 열린 것이다.
성균관대 성균나노과학기술원 홍병희(37ㆍ화학과) 교수와 김근수(32) 박사, 삼성전자 종합기술원 최재영(39) 박사 팀은 대면적(大面積) 그래핀 합성법에 대한 논문을 세계적 과학학술지 '네이처' 온라인판 14일자에 발표했다.
탄소가 층층이 쌓인 구조인 연필심(흑연)은 탄소층이 떼어져 종이에 묻어나면서 글씨를 쓰도록 돼있다. 흑연은 이렇듯 약하지만 탄소층 한 겹은 매우 안정적일 뿐 아니라 구리보다 100배 많은 전류가 흐르고, 실리콘보다 100배 빨리 전자가 이동하며, 어느 물질보다 열전도율이 큰 놀라운 특성을 갖는다. 이것이 바로 2004년 발견된 그래핀이다.
그러나 그래핀은 수 마이크론(㎛ㆍ100만분의1m) 크기밖에 만들지 못하는 것이 한계였다. 홍 교수팀은 흑연을 쪼개는 기존 생산법과 달리, 니켈을 촉매로 하고 1,000도의 고온에서 메탄과 수소가스를 사용한 화학증기증착법으로 가로, 세로 각 2㎝의 그래핀을 만드는 데 성공했다.
홍 교수는 "그래핀은 투명하고 잡아당기거나 휘어도 전기적 특성이 변하지 않아 디스플레이·터치스크린·태양전지 등 투명전극으로 먼저 상용화할 것으로 기대된다"고 밝혔다.
세계 투명전극 시장은 2008년 7조7,000억원에서 2018년 22조원으로 성장할 것으로 추정되고 있는데, 현재 생산되는 투명전극인 산화인듐주석(ITO) 소재는 깨지기 쉽고 단가가 높다. 따라서 그래핀이 양산에 성공하면 ITO를 대체할 유력한 소재로 꼽히고 있다.
김희원 기자 hee@hk.co.kr
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