국내연구진, 무결점 대면적 그래핀 합성 기술 개발

전사공정 없이 낮은 온도에서 그래핀 합성

타이타늄 위 저온에서 직접 성장된 그래핀 시뮬레이션 결과

[아시아경제 김철현 기자] 국내 연구진이 그래핀을 가공할 때 필수적이던 전사공정을 생략해 새로운 고품질 대면적 그래핀을 합성할 수 있는 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 윤순길 교수(충남대학교) 연구팀이 타이타늄을 이용해 저온에서 그래핀을 합성하는 신개념 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

꿈의 나노 물질로 불리는 그래핀은 전기 전도도와 열 전도성이 높고 기계적 강도가 강하며 유연성과 투명성도 우수하다. 이 때문에 이차전지, 디스플레이 등에 다양하게 응용될 것으로 기대돼 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 하지만 일반적인 화학 증착법으로 그래핀을 합성할 때는 반드시 다른 기판 위에 옮기는 전사공정이 수행되는데 이때 여러 문제가 발생했다.

연구팀은 타이타늄이 그래핀을 구성하는 탄소와 동일한 결정구조를 가지며 탄소와의 결합력도 우수한 점에 주목했다. 타이타늄으로 그래핀의 주름을 제거하는 연구성과를 활용해 10㎚(나노미터) 두께의 타이타늄 층 위에 그래핀을 합성하는 기술을 개발한 것이다. 특히 이번 기술은 150℃의 낮은 온도에서 고품질의 그래핀을 넓은 면적으로 합성할 수 있어 공정의 효율성과 응용 가능성을 크게 개선한 것으로 평가받고 있다.

윤순길 교수는 "이 연구는 기존 그래핀 소재의 단점을 보완한 새로운 개념의 무결점, 대면적 그래핀을 직접적으로 성장시키는 제조기술을 개발한 것"이라며 "그래핀이 투명하고 유연한 전자소자에 응용될 뿐만 아니라 기존의 금, 구리 등 금속 전극을 대체할 수 있도록 기여할 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행됐으며 나노 분야의 권위 있는 국제학술지 ACS나노에 1일 게재됐다.