KPI뉴스 - UNIST "그래핀 10만 층 쌓아 만든 가장 완벽한 흑연 개발"

  • 구름많음남원16.8℃
  • 비백령도18.3℃
  • 흐림북강릉16.8℃
  • 흐림이천16.5℃
  • 흐림인제12.6℃
  • 구름많음순창군14.2℃
  • 흐림문경14.3℃
  • 구름많음여수19.6℃
  • 구름많음고창군21.6℃
  • 구름많음청송군12.1℃
  • 구름많음정읍21.6℃
  • 구름많음보성군17.7℃
  • 흐림홍천14.0℃
  • 구름많음함양군14.7℃
  • 구름많음부안20.6℃
  • 흐림태백13.5℃
  • 구름많음대전18.4℃
  • 구름많음울진18.4℃
  • 구름많음남해16.6℃
  • 흐림거제19.6℃
  • 흐림인천19.4℃
  • 흐림산청14.2℃
  • 흐림영주14.1℃
  • 구름많음순천16.7℃
  • 구름많음봉화10.9℃
  • 맑음영광군19.7℃
  • 구름많음북부산17.6℃
  • 흐림강릉17.0℃
  • 흐림북춘천13.8℃
  • 흐림원주18.8℃
  • 구름많음광주20.8℃
  • 흐림춘천14.1℃
  • 흐림철원14.8℃
  • 구름많음밀양13.1℃
  • 구름많음북창원17.7℃
  • 흐림양평17.5℃
  • 구름많음서산20.2℃
  • 흐림청주19.5℃
  • 흐림거창10.9℃
  • 흐림서울19.1℃
  • 맑음울릉도18.4℃
  • 흐림서청주18.0℃
  • 구름많음수원19.4℃
  • 구름많음제천12.0℃
  • 구름많음영덕15.2℃
  • 흐림상주14.6℃
  • 구름많음군산19.3℃
  • 구름많음목포21.3℃
  • 흐림파주18.6℃
  • 구름많음장흥21.1℃
  • 구름많음양산시18.5℃
  • 흐림천안18.9℃
  • 구름많음부여19.1℃
  • 구름많음의성11.7℃
  • 구름많음진도군22.0℃
  • 구름많음성산24.1℃
  • 구름많음홍성18.6℃
  • 구름많음강진군21.1℃
  • 흐림보은17.6℃
  • 구름많음임실17.4℃
  • 구름많음대구15.9℃
  • 흐림구미14.4℃
  • 맑음고창20.7℃
  • 구름많음영월17.5℃
  • 구름많음광양시18.9℃
  • 흐림정선군10.9℃
  • 구름많음김해시18.6℃
  • 구름많음의령군11.1℃
  • 흐림충주18.3℃
  • 구름많음완도21.5℃
  • 맑음제주22.4℃
  • 구름많음고산23.5℃
  • 구름많음고흥20.1℃
  • 구름많음흑산도20.2℃
  • 흐림강화19.6℃
  • 흐림통영19.4℃
  • 비서귀포24.4℃
  • 흐림속초18.9℃
  • 구름많음해남21.2℃
  • 흐림동두천19.2℃
  • 구름많음세종17.9℃
  • 맑음포항18.5℃
  • 맑음경주시12.4℃
  • 구름많음울산17.1℃
  • 흐림동해18.7℃
  • 흐림진주11.6℃
  • 구름많음장수16.5℃
  • 구름많음전주19.9℃
  • 구름많음부산19.5℃
  • 구름많음금산14.3℃
  • 구름많음영천13.0℃
  • 구름많음안동12.8℃
  • 흐림대관령13.3℃
  • 구름많음보령21.3℃
  • 구름많음창원18.3℃
  • 흐림추풍령15.9℃
  • 구름많음합천12.4℃

UNIST "그래핀 10만 층 쌓아 만든 가장 완벽한 흑연 개발"

최재호 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2022-10-30 10:12:49
신소재공학과 펑딩 교수, 중국 북경대 연구팀과 공동연구
불순물 없는 단결정 형태…"전자기기 성능향상 재료 사용"
신소재 '그래핀'을 10만 겹 이상 쌓아 만든 가장 완벽한 '흑연'이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다.

▲ 펑딩 UNIST 신소재공학과 특훈교수가 탄소 모형을 손에 들고 있다. [울산과학기술원 제공]

UNIST(유니스트)는 신소재공학과 펑딩(Feng Ding) 교수(IBS 다차원탄소재료 연구단 그룹리더)가 중국 북경대 연구팀과 공동으로 완벽한 단결정 흑연을 합성하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

일반 흑연보다 열이나 전기의 전도성이 뛰어난 데다 얇고 유연해, 붙이거나 접을 수 있는 배터리와 휴대전화 같은 차세대 전자기기에 쓰일 전망이다.

흑연은 판상형 물질인 그래핀이 켜켜이 쌓여 있는 형태다. 이 그래핀 층들을 서로 고정하는 힘은 스카치테이프로 떼어낼 수 있는 수준으로 약한 특성이 있다. 실제 스카치테이프로 흑연에서 그래핀 분리해낸 과학자들은 노벨상을 받기도 했다. 

하지만 이러한 특성 때문에, 역으로 그래핀을 쌓는 방식으로는 고품질 흑연을 합성하기가 어렵다. 층 사이가 잘 고정되지 않아 그래핀들이 쉽게 다결정 형태로 으스러지는 것이다. 결정이 여러 개로 분리된 형태인 다결정은 단결정보다 품질이 떨어진다.

반면 연구팀이 이번에 합성에 성공한 흑연 필름은 천연흑연 또는 기존 인조 흑연과 달리 완벽한 단결정 형태다. 흑연 필름의 면적이 1제곱인치(inch2)에 이를 만큼 큰 크기다. 지금까지 단결정 그래핀이 적층된 형태로 인공적으로 합성된 흑연의 크기는 밀리미터(㎜) 수준이었다. 

또 내부 불순물도 0에 가까우며, 그래핀 층간의 간격도 이제껏 나온 어떤 흑연보다도 조밀하다. 그래핀이 조밀할수록 강도 등이 뛰어나다. 두께는 35마이크로미터(㎛) 정도로, 그래핀을 10만 층 쌓아 올린 두께다. 

공동 연구팀은 일반적으로 쓰는 기체가 아닌 고체 상태 탄소원료를 활용하는 새로운 합성법으로 이러한 흑연을 합성해낼 수 있었다. 이 합성법은 원료가 기판 뒤에서 공급되는 방식이다. 기판으로는 특수 니켈 필름을 썼다. 관찰 가능한 결합이나 결정립계가 없는 단결정 형태이며 니켈 필름의 표면 전체도 흑연을 올려 단결정 형태로 합성하는 데 유리한 편평한(ultraflat) 모양이다. 두께도 균일하다. 

펑 딩 교수는 "인조 흑연 합성 기술이 나온 지 100년이 지났지만, 이 정도로 완벽한 수준의 흑연 필름이 유의미한 크기로 합성된 적이 없었다"며 "이번에 합성된 흑연은 차세대 전자기기의 재료로 쓸 수 있을 것"이라고 설명했다. 

이번 연구에는 중국 북경대 카이휘이 리우(Kaihui Liu) 교수, 언거 왕(Enge Wang) 교수팀이 참여했다. 나노기술 분야 최고 권위 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 10월 27일 공개됐다. 연구 수행은 기초과학연구원(IBS) 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]