과학과 세라믹,그리고 Ferrite

[중앙일보] 그래핀 신기술

FERRIMAN 2012. 6. 5. 13:19

친환경 발광다이오드, 투명전극, 트랜지스터 … 그래핀 신기술 속속 나온다

[중앙일보] 입력 2012.06.04 00:23 / 수정 2012.06.04 00:23

‘꿈의 신소재’ 다양한 응용
KIST·POSTECH 등 개발 앞장

산화아연과 그래핀 양자점을 이용한 백색광 LED 개념도
탄소 원자 한 층만으로 이뤄진 그래핀(graphene)은 인공 평판 중에서 가장 얇다. 그러면서도 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기를 많이 흘릴 수 있어 ‘꿈의 신소재’로 통한다.

 플라스틱에 0.1%만 그래핀을 섞어도 내열성이 30% 이상 높아지고 1%를 섞으면 전기가 통하는 플라스틱이 되는 등 그래핀의 응용 분야가 최근 급속도로 확대되고 있다. 극미세 그래핀을 이용한 발광다이오드, 그래핀 트랜지스터 등이 속속 개발되고 있다. 또 희귀 금속인 인듐을 쓰지 않아도 투명한 디스플레이를 만들 수 있는 대형 투명 그래핀 전극도 등장했다. 이들은 머지않아 그래핀 시대를 선도할 기술로 꼽히고 있다.

  극미세 그래핀을 이용한 발광다이오드를 개발한 한국과학기술연구원(KIST) 최원국 박사팀은 산화 아연(ZnO) 반도체를 수㎚(나노미터·10억분의 1m) 크기로 만든 뒤 그 겉을 그래핀으로 감싸는 방식을 사용했다. 극히 작은 산화아연 덩어리가 핵, 그래핀이 껍질 형태인 ‘양자점’이 된 것이다. 여기에 전기를 공급하면 훌륭한 백색광 발광다이오드가 된다. 기존의 발광다이오드는 중금속을 함유하고 있지만 이 물질은 그런 독성이 거의 없어 친환경적이다. 또 양자점을 산에 녹이면 아주 작은 그래핀만 남게 돼 극미세 그래핀의 양산에도 활용 가능하다.

 최 박사팀의 기술은 고효율 발광다이오드, 휘어지는 두루마리식 디스플레이, 고감도 가스감지 센서 개발 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

 IBM은 지난해 세계에서 가장 작고 빠른 그래핀 트랜지스터를 처음으로 개발했다. 그래핀 트랜지스터는 실리콘을 대체할 수 있으며 차세대 트랜지스터의 주력으로 급부상하고 있다.

 POSTECH(포스텍·옛 포항공대) 신소재공학과 이태우 교수팀은 그래핀을 활용해 발광 효율이 아주 높은 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다.

  그래핀 투명전극은 우리나라가 세계를 선도하고 있는 분야다. 서울대 홍병희 교수, 성균관대 안종현 교수팀은 75㎝(30인치)의 대형 투면 전극을 그래핀으로 제조하는 데 성공했다. 휘어지고, 터치식으로 작동하는 디스플레이를 만드는 데 사용할 수 있다. 이 기술을 이용하면 희귀 금속인 인듐을 사용하지 않아도 되는 등 디스플레이 제조 분야에 획기적인 전환을 가져올 것으로 평가되고 있다.