'꿈의 소재' 고품질 대면적 그래핀 더 쉽게 만든다

신라대 안성일 교수 연구팀 연구 성과 발표

국내 연구진이 '꿈의 소재'라고 불리는 그래핀상용화를 앞당길 수 있는 기술을 내놨다.

한국연구재단은 신라대 안성일 교수 연구팀이 커다란 면적의 그래핀 박막 제조·유연 기판 이동·패턴화가 가능한 일괄 공정 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

그래핀은 탄소 원자가 6각형 벌집 구조로 결합한 2차원 전도성 물질이다.

전기적·물리적 성질이 우수한데다 얇은 두께에 유연성까지 갖춰 차세대 전자소자 물질로 주목받고 있다.

그래핀 소재를 실질적으로 응용하려면 큰 면적에 '패터닝' 된 막 형태로 제조해야 한다. 패터닝은 회로에 전선을 깔듯 반도체 위에 전기 신호를 보내기 위한 일종의 선을 만드는 과정이다.

이를 위해선 고온(800도 이상)의 진공 상태에서 기체 화합물을 반응시켜 얻는 '화학증기상 증착법(CVD)' 그래핀 박막 기술이 주로 쓰인다.

연구팀은 낮은 온도에서 기계적 장치 없이 더 쉽게 대면적(지름 15㎝) 그래핀박막을 제조하는 '반응성 자기조립(RSA)' 원천 기술을 확보했다.

반응성 자기조립은 자기조립 특성이 없는 산화 그래핀 용액과 환원제를 섞어 밀폐하고서 50∼80도가량의 열을 가해 자기조립 특성이 나타나는 그래핀 박막을 생성하는 기술이다.

자기조립은 해당 소재가 특정한 조건에서 스스로 균일한 구조로 결합하는 현상이다.

연구팀은 아울러 수증기 주입을 통해 RSA 기술로 생성된 그래핀 박막을 유연 기판에 쉽게 이동시키는 기술과 대면적 그래핀 박막을 다양한 패턴으로 제조하는 공정도 함께 개발했다.

RSA 그래핀 박막은 대면적화하기 쉬운데다 공정에서 오염될 염려가 없고 막 평탄도(6％ 이내)가 우수해 산업화에 근접한 기술이라고 연구팀은 설명했다.

안성일 교수는 "그래핀 소재 상용화를 위한 토대를 마련한 만큼 전기전자 소재분야, 보호막 필름 연구, 철강 소재 산화 방지막 연구 등에 다양하게 응용될 것으로기대한다"고 말했다.

미래창조과학부와 한국연구재단의 일반연구자지원사업 지원을 받아 진행한 이번연구의 성과는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports·2015년 12월 22일 판)'에실렸다.

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