‘꿈의 소재’ 그래핀 실용화 앞당길 검증 기술 나왔다

KIST, ‘순수성 검증법’ 개발

‘꿈의 소재’로 불리는 ‘그래핀’의 실용화를 앞당길 기술을 국내 연구진이 개발했다.

이재갑 한국과학기술연구원(KIST) 차세대반도체연구소 박사(사진)팀은 한국기초과학지원연구원 및 연세대 연구진과 공동으로 그래핀의 순수성을 확인하는 방법을 처음 알아냈다고 15일 밝혔다.

그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 강철보다 200배 이상 튼튼해 2004년 처음 발견된 이후 과학 및 산업계의 주목을 받아 왔다. 그래핀을 이용한 신소재 개발 소식도 사흘이 멀다 하고 보도되고 있다. 그러나 아직 본격적으로 그래핀을 실용화해 제품을 개발한 경우는 찾기 어렵다.

과학자들은 이 원인을 ‘순수성 검증 기술’의 부족에서 찾기도 한다. 순수성 검사 없이 그래핀을 이용해 전자회로를 만들면 불량률이 크게 높아질 수 있기 때문이다. 그래핀은 순수한 탄소를 원자 한 겹 두께로 얇게 떼어낸 구조다. 여기에 다른 물질이 조금만 섞여 들어가도 특유의 성질을 잃을 수 있다.

KIST 연구진은 빛을 이용해 물질의 구조를 알아보는 ‘라만(Raman)분광분석법’으로 그래핀의 순수성을 손쉽게 확인하는 방법을 찾아냈다. 연구진은 수백 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 단위 면적의 그래핀을 고해상도투과전자현미경(HRTEM)으로 관찰해 소재의 끝이 구부러지는 현상을 발견했다. 이 끝에 빛을 비출 때 생겨나는 ‘스펙트럼(빛의 분광현상)’을 확인하면 그래핀의 순수성을 확인할 수 있다는 사실을 처음으로 확인했다. 불과 수 분 안에 분석할 수 있어 그래핀 실용화에 큰 보탬이 되리란 기대다.

이재갑 연구원은 “그간 그래핀 분석의 어려움 때문에 그래핀 연구에 혼란이 있었다”며 “이번 검증법 개발로 그래핀 연구의 새 장이 열릴 것”이라고 밝혔다. 이 연구 결과는 물리화학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 피지컬 케미스트리 레터스(The Journal of Physical Chemistry Letters)’ 5일자에 게재됐다.
　
전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com