그래핀 결함, 손쉬운 해결법 찾았다

▲그래핀 결함에 금속 입자가 붙은 모습을 그린 그림(위). 아래는 그래핀에 금속 입자가 붙은 모습을 전자현미경(왼쪽)과 원자현미경으로 찍은 사진이다. 한국연구재단 제공

[에너지경제신문 안희민 기자] 국내 연구진이 서로 다른 금속의 전기 화학적 반응을 이용해 그래핀의 결함을 해결하는 법을 찾았다.

그래핀은 흑연의 표면층을 떼어낸 탄소 나노물질로 단단하면서도 유연하고 전기가 잘 통해 ‘꿈의 물질’로 불린다.

한국연구재단은 이태윤 연세대 교수와 이한보람 인천대 교수 공동연구팀이 그래핀에 생기는 주름과 갈라짐(크랙) 등 다양한 결함을 고치는 법을 찾았다고 21일 밝혔다.

그래핀에 이런 결함이 생기면 전기가 잘 흐르지 못해 성능이 떨어진다.

그동안 이를 고치기 위해 복잡한 공정을 써왔지만 이번에 연구팀이 개발한 방법은 간단하다.

그래핀이 붙어 있는 구리 호일을 금속 화합물이 들어있는 용액에 넣기만 하면 되는 것이다.

용액 속에서 구리와 금속이 반응을 일으키고 그 결과 마치 상처에 딱지가 앉는 것처럼 그래핀의 결함이 있는 곳에 금속 입자가 달라붙었다.

연구팀은 이 방법을 이용해 그래핀 히터도 제작했다.

이 히터는 그래핀으로 만든 만큼 투명하면서도 유연했고, 수초 안에 열을 내 온도를 유지했다.

이태윤 교수는 "연구 결과를 적용하면 그래핀의 다양한 결함을 빠르고 간단하게 수정할 수 있기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있다"고 밝혔다.

그는 "그래핀 히터의 경우에는 실제 자동차와 주택 창문에 적용해 김서림과 성에 방지에 효과적인 역할을 할 수 있으므로 산업적 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다"고 설명했다.

이번 연구는 교육부 이공분야 중점연구소 지원사업으로 진행됐으며 연구 결과는 재료분야 국제 학술지인 ‘엔피지 아시아 머터리얼즈’(NPG Asia Materials) 15일자에 실렸다.