두께 0.2㎚·전도성 구리의 100배 작년 30인치 대형스크린 개발 성공

그래핀(Graphine)은 국내 과학계가 주목하고 있는 신물질이다. 최근 교육과학기술부가 선정한 100대 유망 연구분야에도 포함됐다.

그래핀은 탄소와 탄소가 육각형 형태로 서로 연결돼 벌집 모양의 구조를 이루면서 만들어진 2차원 구조체다. 2004년 영국 맨체스터 대학의 앙드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 연필심에 스카치 테이프를 붙였다 떼는 방식으로 그래핀 분리에 처음 성공했다. 이들은 이 성과로 2010년 노벨물리학상을 수상했다.

그래핀의 두께는 0.2나노미터(㎚·10억분의1m)에 불과하다. 실리콘이나 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통한다. 강도도 다이아몬드의 2배 이상으로 휘거나 비틀어도 부서지지 않는다. 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기 전도성이 유지되고, 빛을 98% 이상 투과시킬 만큼 투명하다.



그래핀은 이런 특성 덕분에 접는 디스플레이나 입는 컴퓨터의 소재가 될 것이라고 업계에서 기대하고 있다. 지금까지 디스플레이를 만드는 데 쓰이는 실리콘 등은 늘리거나 구부릴 때 전기 전도성을 잃고 파괴되지만 그래핀은 이런 염려가 없기 때문이다.

학계 연구는 삼성전자와 손잡은 성균관대 연구진들이 주도하고 있다. 홍병희 성균나노과학기술원 교수는 2009년 삼성전자종합기술원과 함께 대면적 그래핀 합성기술을 개발하고, 지난해에는 안종현 성균관대 교수와 함께 세계 최초로 그래핀 투명전극을 소재로 한 30인치(762㎜) 대면적 스크린 개발에도 성공했다.

이효영 성균관대 화학과 교수팀은 상온 공정으로 불순물이 없는 고품질 그래핀을 대량 생산할 수 있는 방법을 찾아내 주목받았다. 지난 6월에는 최장욱·강정구 카이스트 에너지·환경·물·지속가능성 대학원 교수 공동연구팀이 고용량의 플렉서블한 초용량 축전지 제조 기술을 개발했다. 이 기술은 그래핀에 질소를 얇게 입혀 에너지 저장 용량을 크게 향상시킨 것이 특징이다.

학계에서는 10년 정도 지나면 그래핀을 응용한 전자기기 시장이 열릴 것으로 보고 있다. 특히 투명하면서도 전기가 잘 통하는 그래핀 투명전극 시장은 2015년에 6조 6000억원 규모로 성장할 것으로 기대되고 있다.

이두걸기자 douzirl@seoul.co.kr