​새로운 전사(轉寫) 기술 개발…‘꿈의 소재’ 그래핀 상용화 길 열어

아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 금속기판에 형성된 그래핀(전기가 잘 통하고 뛰어난 탄성을 지닌 미래 신소재)을 원하는 기판으로 직접 전사(轉寫)하는 기술을 개발했다.

11일 미래창조과학부에 따르면 이번 연구는 한창수 고려대 기계공학과 교수팀이 한국과학기술원(KAIST), 한국기계연구원과 공동으로 진행했다.

이 기술을 사용해 전사된 그래핀은 손상이 거의 없고 금속판도 재사용할 수 있다.

시간과 비용도 매우 적게 들어 그래핀을 기반으로 하는 기술의 실용화에 새로운 길을 열었다는 평가를 받는다.

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그래핀을 이용해 실용적인 제품을 만들기 위해서는 수 ㎝ 이상 크기의 고품질 그래핀을 화학기상증착법(CVD)을 이용해 합성하고 이것을 원하는 기판 위에 전사하는 기술이 필요하다.

기존의 전사 방법은 원자 한 개 층으로 이루어진 매우 얇은 그래핀이 뭉치면서 접혀지거나 찢어지지 않도록 얇은 폴리머층을 입히고 금속판을 녹여낸 후에 이를 다시 원하는 기판에 옮긴 후 얇은 폴리머층을 제거하는 것이었다.

이 방법은 시간과 비용이 많이 들 뿐 아니라 그래핀을 분리하는 과정에서 발생된 불순물이나 그래핀 손상으로 인해 응용품의 성능이 저하돼 상용화로 가는데 큰 걸림돌이 있었다.

연구팀은 금속판 위에 있는 그래핀에 열, 전기장, 기계적압력을 이용해 기판을 강하게 부착, 그래핀과 기판의 접착력을 금속판과의 접착력보다 높게 만든 후 기계적으로 뜯어내는 단순한 방법으로 그래핀을 원하는 기판에 전사했다.

이 방법으로 PET, PDMS, 유리와 같은 다양한 기판에 직접 전사하는 데 성공했다.

연구팀은 “이 연구는 그래핀의 상용화 및 다양한 제품에의 응용을 위해 반드시 극복해야 할 과제에 대해 하나의 해결책을 제시한 것이다”면서 “이를 바탕으로 그래핀 응용 제품뿐만 아니라 새로운 2차원 나노소재의 전사에도 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 수행됐다.

연구결과는 재료과학분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 머티리얼 최신호 7월 17일자(Early View)에 게재됐다.