ⓒ데일리포스트=이미지 제공 / 기초과학연구원
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[데일리포스트=신종명 기자] 기존보다 3배 높은 성능을 발휘할 수 있는 무결점 그래핀 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(이하 IBS) 다차원 탄소 재료 연구단이 완벽한 단결정 그래핀을 세계 최초로 제작에 성공했다고 발표했다.

탄소 원자들이 벌집처럼 육각형으로 나열된 2차원 물질을 의미하는 그래핀은 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전자이동이 빠르고, 다이아몬드와 유사한 열 전도성을 갖고 있다.

하지만 그래핀은 주름진 접힘 부분이 존재해 기계적, 전기적 물성을 떨어뜨린다는 지적이 제기돼 왔다.

로드니 루오프 연구단장을 비롯한 연구진은 접힘 문제 해결을 위해 접힘이 일어나는 온도를 조사해 ‘무결점 그래핀’ 제작에 성공했다.

그래핀 접힘이 발생하는 메커니즘
그래핀 접힘이 발생하는 메커니즘

연구진에 따르면 그래핀은 1320K(1046.85℃) 이상의 고온에서 합성된 후 실온까지 냉각한다. 그래핀의 접힘은 1030K(756.85℃) 이상의 온도에서 형성된다.

연구진은 1030K(756.85℃) 이하의 저온에서 그래핀을 성장시킨 결과 냉각 과정을 거쳐도 접힘과 적층이 없는 ‘무결점 그래핀’ 합성이 가능해졌다고 설명했다.

연구진은 또 4×7㎠ 크기의 무결점 그래핀 5장을 동시에 제조하는 실험에도 성공, 무결점 그래핀의 대량 생산 가능성도 입증했다.

로드니 루오프 단장은 “‘무결점 그래핀’은 7년의 장기 연구가 결실을 맺은 것”이라면서 “향후 무결점 그래핀의 독특한 물성을 추가로 연구할 계획”이라고 말했다.

연구결과는 국제학술지 네이처지에 ‘Single Crystal, Large-area,Fold-free Monolayer Graphene’제목의 논문으로 게재됐다.

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