자기조립 대면적 그래핀 제조 국내 첫 개발 성공

[산업일보]
초전도 꿈의 나노 물질인 그래핀 상용화를 앞당길 수 있는 기술이 국내 연구진을 통한 연구로 개발에 성공했다.

한국연구재단(이사장 정민근, 이하 재단)은 미래부와 재단의 일반연구자지원사업 연구지원을 받은 안성일 교수 연구팀(신라대)이 반응성 자기조립 기술을 통해 커다란 면적의 그래핀 박막 제조 및 유연 기판 이동, 패턴화 등이 가능한 일괄 공정 기술을 국내 처음으로 개발했다고 밝혔다.

안성일 교수 연구팀은 먼저 반응성 자기조립(RSA: Reaction Based Self-Assembly) 기술을 개발했다. 반응성 자기조립은 자기조립 특성이 없는 산화그래핀 용액과 환원제를 섞어 밀폐한 후 50~80℃ 정도의 열을 가해 자기조립 특성이 있는 그래핀 박막을 생성하는 기술이다.

이 기술은 기존 고온(800℃ 이상)의 진공 상태에서 기체 화합물을 반응시켜 얻는 화학증기상 증착법(CVD) 그래핀 박막과는 달리 낮은 온도에서 기계적 장치 없이 화학적으로 대 면적 그래핀 박막을 제조하는 기술로 CVD법 그래핀이 가지는 유연 기판 이동 및 패턴화 공정 등의 어려움을 극복할 수 있는 기술이다.

연구팀은 반응성 자기조립 기술로 생성된 그래핀 박막과 유리 기판 사이에 물 분자(수증기)를 주입해 그래핀 박막을 다른 기판(유연 기판 등)으로 쉽게 이동시키고, 접착식 패턴 테이프를 이용해 ±10μm(미크론)의 정밀도를 가지는 초간단 대면적 패터닝 공정도 동시 개발했다.

안성일 교수는 “새로 개발한 반응성 자기조립 기술은 그래핀 소재의 상용화 토대 마련에 획기적인 성과로서 앞으로 IT 및 최첨단 기술 등 향후 미래 기술에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의 의의를 밝혔다.

전기전자 소재 분야, 보호막 필름 연구, 철강 소재 산화 방지막 연구 등 다양한 응용연구에 적용될 것으로 기대되는 이 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지, 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 발표됐다.