한창수 고대 교수팀, ‘꿈의 소재’ 그래핀 실용화 기술 개발

국내 연구진이 그래핀 실용화를 위한 기술적 난제를 한 단계 극복했다.

한창수<사진> 고려대 기계공학과 교수팀은 한국과학기술원(KAIST), 한국기계연구원과 공동으로 별도의 처리 없이 그래핀을 원하는 기판에 입히고 금속판 재활용도 가능한 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

그래핀은 탄소 원자 1개 두께로 이루어진 얇은 막으로 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 강철보다 200배 이상 강하면서도 뛰어난 탄성을 가진 소재다. 특히 구부릴 수 있는 디스플레이나 전자종이, 착용식 컴퓨터 등에서 미래 신소재로 주목받고 있다.

그래핀을 이용해 실용적인 제품을 만들기 위해서는 수 센티미터(cm) 이상 크기의 고품질 그래핀을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 합성한 후 원하는 기판위에 덧붙이는 기술이 필요하다.

기존에는 얇은 그리핀이 찢어지지 않도록 폴리머층을 입혀 금속판을 녹인 후 이를 다시 원하는 기판에 옮긴 후 얇은 폴리머층을 제거하는 방법을 사용해왔다. 이는 그래핀을 덧붙이는 데 시간과 비용이 많이 들고 그래핀을 분리하는 과정에서 불순물이 발생하거나 손상을 입혀 상용화하는데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 금속판 위에 있는 그래핀에 열, 전기장, 기계적압력을 이용해 기판을 강하게 부착해 그래핀과 기판과의 접착력을 높게 만든 후 기계적으로 뜯어내는 단순한 방법으로 그래핀을 원하는 기판에 덧붙였다. 특히 PET, PDMS, 유리와 같은 다양한 기판에 직접 덧붙이는데 성공했다.

한 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 나노소재를 덧붙이는데도 응용할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 이뤄졌으며 연구결과는 국제적인 재료분야 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 최신호(7월 17일자)에 게재됐다.