나노 분말 형태 그래핀 제조 개술 개발

국내 연구진이 나노 분말 형태의 순수 그래핀을 대량으로 만들고 이를 시트 형태로 확대하는 기술을 개발했다.
이재갑 한국과학기술연구원(KIST) 계면제어연구센터 박사팀은 기계적 방법으로 나노 분말 형태의 순수 그래핀을 대량으로 제조하고 이를 '씨앗(Seed)'으로 이용해 시트형으로 크게 만들 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
탄소원자가 육각형 모양을 이루는 2차원 물질인 그래핀(Graphene)은 탁월한 전자소자 특성으로 차세대 소재로 주목받고 있으나 두께 0.4 나노미터(1nm=10억분의 1m)인 순수 그래핀 제조에는 어려움이 있었다.
연구팀은 앞서 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)가 지금까지 알려진 것처럼 원통 구조가 아니라 나선형 구조임을 국제학술지에 발표한 바 있다. 이러한 연구의 연장선에서 다중벽탄소나노튜브를 기계적으로 파쇄해 5nm 크기의 그라핀 분말을 대량으로 제조할 수 있었다.

또한 연구팀은 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 증착 장치를 기반으로 5nm 크기의 그래핀 분말을 씨앗으로 활용, 수십 nm 크기의 시트형 그래핀을 만들어냈다.
아울러 연구 과정에서 제조한 그래핀 분말을 엑스레이(X-ray) 장치로 간편하게 분석.검증하는 방법도 개발했다. 과거에는 그래핀을 분석하려면 투과전자현미경이나 원자현미경 등 고가의 특수장비가 필요했다.
이재갑 박사는 "이번 기술은 그래핀 전자소자 사용에 유용할뿐 아니라 그래핀 연구에 활기를 불어넣을 X-ray 분석법까지 확인하게 된 결과"라며 "앞으로 이 기술을 바탕으로 나노분말형 및 시트형 그래핀의 양자점, 유연전극 등의 응용연구가 이뤄질 것으로 예상된다"고 말했다.
이번 연구결과는 네이처 자매지인 '사이언티픽리포트'지 14일자에 게재됐다.
[김미연 기자]