현재 1000℃에서 합성하는 그래핀 기판을 기존의 1/5인 200℃이하에서 합성할 수 있는 기술이 개발됐다. (사진)

한국연구재단은 1일 울산과기대 권순용 교수 연구진이 지금까지 고온(1000℃)에서 금속기판에 그래핀을 합성한 후 그래핀을 떼어내 원하는 기판에 전사하는 한계를 극복해 상온에 가까운 저온(기존의 1/5, 200℃ 이하)에서 원하는 기판에 그래핀을 직접 합성하는 새로운 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

권 교수팀은 상온에 가까운 저온에서 탄소원자가 스스로 금속표면 위에서 확산하고 벌집 모양의 원자간 결합하는 현상을 이용해 그래핀을 대상기판 위에 형성하는 새로운 기술(DAS : Diffusion-Assisted Synthesis)을 개발했다.

이 방법을 이용하면 산화 실리콘 기판 및 유리, 플라스틱 기판 등 어떠한 기판에도 그래핀을 직접 만들 수 있고, 그래핀의 결정립 크기도 자유자재로 조절할 수 있다.

연구팀이 개발한 DAS기술은 그래핀의 물리적·전기적 특성을 조절하기 위한 그래핀의 결정립 크기 제어가 가능하다는 사실을 처음으로 보여준 의미 있는 결과로 추후 그래핀 내부에 존재하는 주요 결함 원인인 결정립계를 줄일 수 있는 가능성을 제시한 획기적인 기술로 평가된다.

권순용 교수는 “이번 연구는 비교적 간단한 장비와 방법으로 저온에서 그래핀을 원하는 기판에 직접 형성하는 기술을 개발한 것으로, 차세대 그래핀 산업에 응용되는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

권순용 교수가 주도하고 곽진성 박사과정생(제1저자), 김성엽 교수, 박기복 교수(이상 울산과기대) 및 김영운 교수, 윤의준 교수(이상 서울대)와 수닐 코담바카 교수(美 UCLA)가 참여한 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처’의 자매지인 네이처커뮤니케이션즈(‘Nature Communications)지에 지난달 24일자로 게재됐다.

한편 지난 2004년 자연광물인 흑연에서 떼어낸 마이크로미터(100만분의 1미터) 크기의 그래핀 조각이 매우 우수한 물리적·전기적 특성을 지닌다는 사실이 발견된 후 실리콘을 대체할 차세대 나노물질로 떠올랐으나, 이 방법으로 얻은 그래핀 조각은 크기가 너무 작고 모양이 불규칙해 실생활에 직접 응용할 수 없었다.

또 그동안 인공적으로 합성된 대면적 그래핀은 내부에 결정립계가 많아 물리적·전기적 특성이 현저히 떨어져 현재 활용하는데 한계가 있었다.

/육심무기자 smyouk@dailycc.net