꿈의 소재 그래핀 상용화 기술적 난제를 해결

국내 연구진이 그래핀 상용화의 기술적 난제를 해결할 수 있는 방법을 찾아냈다.
한창수 고려대 기계공학과 교수팀과 한국과학기술원(KAIST), 한국기계연구원은 공동으로 금속기판에 형성된 그래핀을 원하는 기판으로 직접 전사(轉寫)하는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
그래핀은 탄소 원자 1개 두께로 이루어진 얇은 막으로 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 강철보다 200배 이상 강하면서 뛰어난 탄성을 가져 꿈의 소재로 불리고 있다. 그래핀을 이용해 실용적인 제품을 만들기 위해서는 수 센티미터(cm) 이상 크기의 고품질 그래핀을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 합성한 후 원하는 기판위에 전사시키는 기술이 필요하다.
기존에는 그래핀에 얇은 폴리머층을 입혀 금속판을 녹이고, 이를 다시 원하는 기판에 옮긴 후 얇은 폴리머층을 제거하는 전사 방법을 사용해왔다. 이 방법은 시간과 비용이 많이 들고 그래핀을 분리하는 과정에서 발생된 불순물이나 그래핀 손상으로 인해 응용품의 성능이 저하돼 상용화 하는데 한계가 있었다.
이에 연구팀은 금속판 위에 있는 그래핀에 열, 전기장, 기계적압력을 이용해 기판을 강하게 부착한 후 그래핀을 기계적으로 뜯어내는 단순한 방법으로 그래핀을 원하는 기판에 전사했다. 그 결과 PET, PDMS, 유리와 같은 다양한 기판에 직접 전사하는데 성공하였다.
또한 기존 방법에 비해 시간과 비용을 크게 줄이고 불순물 생성이나 그래핀 손상도 거의 없었으며, 기계적 탈부착할 때나 높은 온도.습도 환경에서도 매우 안정된 특성을 보여줬다.
한창수 교수는 "이번 연구는 그래핀의 상용화 및 다양한 제품 응용을 위해 반드시 극복해야할 문제에 대해 하나의 해결책을 제시한 것"이라며 "이를 바탕으로 그래핀 응용 제품뿐 아니라 새로운 2차원 나노소재의 전사에도 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 재료분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스' 7월 17일자에 실렸다.
[김미연 기자]