신소재 '그래핀' 열전도율 마음대로 제어

한국표준과학연구원(KRISS)은 양자측정센터 배명호 박사 연구팀이 '꿈의 신소재'라 불리는 그래핀의 열전도율 제어에 성공했다고8일 밝혔다.

탄소가 벌집처럼 육각형으로 연결된 얇은 판 구조의 그래핀은 열·전기 전도율이 높고 탄성이 뛰어나 반도체 분야의 신소재로 각광받고 있다.

그래핀 내 열을 전달하는 입자인 포논(phonon)이 온도가 높은 지점에서 낮은 지점으로 얼마나 빨리 이동하느냐가 전도율을 결정하는 요인인데, 그래핀의 폭을 좁게할 경우 그래핀 테두리에 충돌하는 횟수가 늘어나 열 전도율이 낮아지게 된다.

연구팀이 그래핀 폭을 300나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ)에서 65나노미터로 줄여측정한 결과, 열전도율이 수십배 이상 감소하는 것으로 나타났다.

동일한 수의 차들이 4차선의 넓은 도로와 폭이 좁은 시골길에서 이동할 때 속도차이가 나는 것과 같은 원리다.

반면 300나노미터를 기준으로 수 마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ) 이상 폭을넓혀도 열전도율은 더는 높아지지 않는 것으로 나타났다.

그래핀 폭을 조절해 열전도율을 제어함으로써 열을 보관해야 하는 단열재나 버려지는 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 열전발전기 등에 적용될 수 있다.

이번 연구 결과는 권위있는 과학 학술지 네이처의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 지난달 11일자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>