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그래핀의 로드맵

전문가 제언: ○ 최근 최초의 2차원 원자결정인 그래핀은 대량생산 기술의 상당한 진전과 함께 연구에서 혁신적 발전을 이룩하였다. 탄소의 이 단원자 구조는 다른 재료에서 볼 수 없는 예외적으로 높은 여러 특성, 즉 기계적 강도, 이론한계를 초과한 실온 전자이동도, 전기적/열적 전도도, 가스 불투과도, 유연성 등에 의해 다양한 응용으로 폭발적 관심을 끌고 있다.

○ 이 글에서 영국, 미국, 독일 그리고 한국의 합동 저자들은 그래핀 연구 및 제법 개발에서 최근의 진전을 고찰하고, 여러 그래핀 응용의 실현가능성을 비판적 각도에서 분석하고 있다. 그래핀의 놀라운 특성에 따른 각 응용의 상용화시기에 대한 체계적이고 간결한 고찰은 초기 관심보유자나 산업체의 환상적 기대에 대한 훌륭한 충고가 될 것이다.

○ 그래핀은 탄소원자의 완전한 2차원 격자이지만 불완전한 그래핀층도 특정 응용이 가능하여 실용적 응용이 확대되고 있다. 그래핀 응용은 현재 생산이 이끌고 있어 언제 상용화에 이를지 예측된다. 습식 전도성 페인트와 같은 최저 품질의, 최저가 재료의 진기한 응용은 가장 빨리 2~3년 내 실현될 것이다. 그래핀이 ITO 대신 투명전극에 사용된 태양전지와 슈퍼 커패시터 등 전자소자의 상업화가 최초 기회가 될 것이다.

○ 그래핀은 여러 비상한 특성을 동시에 보유하고 있다. 이의 전 능력은 기존 응용에서 다른 재료의 대체보다는 새로운 응용에서 실현될 것이다. 그래핀은 띠 간격이 없어 향후 10년 내에 평면형 채널 재료로 고성능 논리집적회로에 사용되기는 어려울 것 같다. 동촉매겸 지지체 이용 CVD법 고급 그래핀 응용에서의 결정적 필수기술은 임의의 표면 상 저온성장 기술이 될 것이다. 이는 고가의 전사단계를 없애고 Si 등 다른 물질과의 양호한 통합을 이루며, 상당한 에너지 절약을 가능케 한다.

○ 국내에서 최근 정부가 2,100억 원 규모의 “그래핀 소재 부품 상용화 기술개발사업“을 추진하고 있다. 2012년 한국전기연구원 이건웅 박사팀은 2010년부터 추진한 “전기기능성 2차원나노소재 대량제조 및 소자응용기술” 연구성과를 세계최초로 국내 중견기업 (주)상보에 기술이전하여 상용화를 추진하고 있다. 정부와 산학연의 모범적 성과에 축하드린다.

저자: K.S. Novoselov et al
자료유형: 학술정보