IBS 김상욱 연구팀 '손쉬운 그래핀 필름 제조법' 개발

(서울=뉴스1) 지봉철 기자 = 그래핀은 탄소원자가 벌집 모양으로 결합된 단일 탄소원자층으로 전도성이 뛰어나면서 투명하고 유연해 차세대 전자 및 광전자 소자 재료로 각광받고 있다.

기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단의 김상욱 그룹리더팀(KAIST 교수)은 그래핀 용액을 혼합한 물에 물과 일부 섞일 수 있는 휘발성 유기용매를 소량 첨가해 증발시키는 매우 간단한 방법으로 10cm 지름 크기의 그래핀 필름을 약 2분만에 형성하는 새로운 방법을 개발했다고 5일 밝혔다.

이번 연구의 핵심은 저렴하고 에너지 친화적인 방법으로 높은 투명도를 갖는 나노두께의 대면적 그래핀 필름을 형성한 점이다.

지금까지 개발된 그래핀 코팅이나 필름 제조 방법은 매우 복잡한 과정을 거쳐야하고 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다. 실제 고품질 그래핀은 200도에 가까운 고온이 아니면 증발되지 않는 극히 제한적인 유기용매에만 고농도로 분산되기 때문에 화학적 기상증착법(CVD)에 의해 금속 위에서 그래핀 필름을 합성하거나, 산화그래핀(graphene oxide)을 제조한 뒤 수상에 고농도 분산해 코팅 또는 필름을 제조하는 방법이 사용돼 왔다.

하지만 이번에 개발한 그래핀 필름 제조법은 고가의 장치나 별도의 분리·환원공정을 거치지 않아도 돼 다양한 소재의 표면에 그래핀 필름을 보다 간편하고 저렴하게 위치시킬 수 있다는 장점을 지녔다.

특히 기존에 나노두께의 필름 제조가 어려웠던 다양한 유기·무기 나노입자들의 단독 혹은 복합 필름 제조가 가능하고 필름 형성과정에서 그래핀에 금, 팔라듐 등의 금속 나노입자를 붙일 수 있기 때문에 다양한 특성을 갖는 나노박막의 제조 및 소재의 표면처리에 활용할 수 있다.

연구팀은 "이번 연구성과는 자연계에서 일어나는 유체현상을 이용해 용액 중에 분산된 나노입자를 매우 짧은 시간 안에 스스로 필름의 형태로 성장시키는 제어기술의 새로운 지평을 연 것으로 앞으로 화학공학 분야와 소재 및 바이오 분야 발전에 중요한 기술적 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구성과는 미국화학회가 발간하는 재료공학 분야 권위지인 '나노레터스'(NANO LETTERS/IF 13.025)에 2월 13일자로 온라인 게재됐고, 3월호 저널(3.12 발간)에 실릴 예정이다.

janus@news1.kr