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고려대 한창수 교수팀...그래핀을 원하는 기판에 전사하는 기술

(서울=연합뉴스) 김은경 기자 = 국내 연구진이 금속기판에 형성된 그래핀(전기가 잘 통하고 뛰어난 탄성을 지닌 미래 신소재)을 원하는 기판으로 직접 전사(轉寫)하는 기술을 개발해 그래핀 상용화의 길을 열었다.

11일 한창수 고려대 기계공학과 교수팀이 한국과학기술원(KAIST), 한국기계연구원과 공동으로 진행한 이번 연구에서 연구팀은 별도의 처리 없이도 그래핀을 원하는 기판에 전사하는 기술을 개발했다.

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.

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"며 "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.

kamja@yna.co.kr

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