그래핀과 촉매금속간의 접합에너지 정밀 측정하는데 성공
그래핀과 촉매금속간의 접합에너지 정밀 측정하는데 성공
  • 남윤실 기자
  • 승인 2012.08.29 15:08
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

친환경, 저비용 그래핀 양산기술에 새로운 길 열다
[이슈메이커=남윤실 기자]

[Korea 1% & Graphene] 카이스트 기계공학과 김택수 교수

 

2009년 10월 5일, 스웨덴 왕립과학원은 맨체스터대학교의 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 박사를 노벨물리학상 수상자로 선정했다고 발표했다. 이들에게 영광을 안겨 준 장본인은 꿈의 신소재라 불리며 각광받고 있는 ‘그래핀’이다. 국내에서도 그래핀을 활용한 연구가 활발히 진행 중이며 카이스트 김택수 교수 연구팀이 선도적 역할을 담당하고 있다.

 

카이스트 김택수 기계공학과 교수와 조병진 전기및전자공학과 교수 공동연구팀은 지난 2월 29일 금속 위에서 합성된 넓은 면적(대면적)의 그래핀(Graphene)을 실용화하는데 최대의 걸림돌인 그래핀 분리기술을 저렴하고 친환경적으로 처리할 수 있는 새로운 분리 기술을 개발해 화제를 모으고 있다. 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)과 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters'지 온라인 속보(2월 29일자)로 게재됐다.

 

‘그래핀’ 실용화에 한걸음 다가서다

그래핀은 탄소 원자 한 층으로 돼 있어 세상에서 가장 얇은 물질이면서도 구조적·화학적으로 안정적이며, 뛰어난 전기적 성질을 가지고 있다. 그래핀은 열전도도(3000W/mK)와 기계적 강도(1,060 GPa)는 기존의 그라파이트(graphite)에 경쟁할 만한 것으로 발표되었으며, 최근 SCIENCE 논문에 의하면 그래핀의 파괴강도는 42N/m이며, Young′s modulus는 1.0 TPa로 현재 지구상에서 가장 강한 재료로 평가받고 있다. 탄소 원자 하나 정도의 두께를 갖는 그래핀의 전기적 특성 역시 매우 우수한 것으로 알려져 있으며 이는 그래핀 내에서의 전자거동은 최소화된 산란영향으로 실리콘 반도체를 대체할 신소재로 각광을 받고 있다.

특히 촉매금속 위에서 합성된 대면적 그래핀은 디스플레이, 태양전지 등에 다각적으로 활용될 수 있어 이에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 이 대면적 그래핀을 실제 전자기기에 응용하기 위해서는 단원자 층인 그래핀을 촉매금속으로부터 손상 없이 분리할 수 있는 획기적인 기술이 무엇보다 시급한 실정이었다. 지금까지는 화학약품을 이용해 금속을 녹여 제거함으로써 그래핀을 촉매금속으로부터 분리해왔다. 그러나 이 방법은 금속을 재활용할 수 없을 뿐만 아니라 생산단가도 높아 경쟁력이 없는데다가, 더욱이 금속을 녹이는 과정에서 많은 양의 폐기물이 발생해 환경문제를 일으킬 수 있고 공정단계도 매우 복잡해 그래핀의 양산화에 큰 장벽으로 작용했다.

이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 금속위에서 합성된 그래핀의 접합에너지를 정밀측정한 후 이를 이용하면 그래핀을 금속으로부터 쉽게 분리할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 게다가 이 방법을 사용해 기계적으로 분리된 그래핀은 다른 기판에 전사하지 않고 곧바로 그 위에 전자소자를 제작하는데 성공해 기존의 복잡한 그래핀 생산단계를 획기적으로 줄일 수 있게 됐다.

김택수 교수는 “촉매금속을 기존처럼 일회용으로 사용하는 것이 아니라, 무한대로 재활용할 수 있게 하여 친환경적이면서도 저렴한 고품질 대면적 그래핀 생산의 원천기술을 개발하였다는 점에서 의미가 큽니다”라고 밝혔다. 이번 연구결과를 통해 매우 간단한 단일 공정만으로 그래핀을 금속으로부터 손쉽게 떼 내어 그래핀 응용소자를 제작할 수 있음에 따라, 향후 그래핀 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것으로 전망된다.

앞으로도 자신의 길에 대한 도전과 열정으로 노력하여 후진들에게 세상에 빛이 되는 꿈과 희망의 발자국을 남기고 싶다는 김택수 교수. 그는 “그래핀이라는 새로운 개념의 소재가 세상에 나온 지 6년여밖에 지나지 않았습니다. 때문에 이 기술에 거는 기대만큼이나 아직 많은 연구개발이 필요합니다. 우리나라는 그래핀 연구에 있어서 타 선진국에 비해 앞선 많은 특허를 보유하고 있습니다. 이러한 흐름에서 국내 산업이 원천소재와 기반기술, 응용기술, 양산기술 등에서 앞서 나갈 수 있도록 노력할 것입니다. 끊임없는 연구 활동으로 세계적 수준의 원천기술 확보할 수 있도록 최선을 다하겠습니다”라고 피력했다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울특별시 영등포구 국제금융로8길 11, 321호 (여의도동, 대영빌딩)
  • 대표전화 : 02-782-8848 / 02-2276-1141
  • 팩스 : 070-8787-8978
  • 청소년보호책임자 : 손보승
  • 법인명 : 빅텍미디어 주식회사
  • 제호 : 이슈메이커
  • 간별 : 주간
  • 등록번호 : 서울 다 10611
  • 등록일 : 2011-07-07
  • 발행일 : 2011-09-27
  • 발행인 : 이종철
  • 편집인 : 이종철
  • 인쇄인 : 정찬민
  • 이슈메이커 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2022 이슈메이커. All rights reserved. mail to press1@issuemaker.kr
ND소프트