워런 버핏, 조지 소로스와 함께 세계 3대 투자자로 꼽히는 짐 로저스 로저스홀딩스 회장이 “그래핀은 4차 산업혁명을 선도할 획기적인 신소재”라며 한국을 그래핀 분야의 차세대 리더로 지목했다고 한다.
그래핀은 흑연을 뜻하는 '그래파이트'와 화학에서 탄소 이중결합 형식을 띤 분자를 뜻하는 접미사를 결합해 만든 용어이다.
영국 맨체스터대학교의 안드레이 가임 교수와 연구원 콘스탄틴 노보셀로프 박사가 흑연에 스카치테이프를 떼었다 붙이는 방법으로 세계 최초로 그래핀을 분리해냈다.
흑연의 한 층을 떼어내면 탄소원자가 육각형으로 연속 결합된 구조가 나타난다. 탄소 원자가 구형으로 뭉치면 풀러린(Fullerene), 원기둥 모양으로 말리면 탄소나노튜브, 펼치면 그래핀이 된다. 그래핀을 이루는 탄소 원자 하나하나는 이웃한 탄소와 전자 한 쌍 반을 공유하여 결합한다. 한 쌍의 전자가 탄소와 탄소 사이를 견고하게 연결시켜주는 동안 결합에 참여하지 않은 전자들이 그래핀 내에서 쉽게 움직일 수 있다.
이 때문에 그래핀은 실리콘에 비해 100배 이상 전자가 자유로이 이동할 수 있다. 벌집 모양 덕분에 충격에도 강하다. 그물을 구부리거나 당기면 모양은 변하지만 그물의 연결 상태는 변하지 않는 것과 마찬가지로 육각형 구조의 빈 공간이 완충 역할을 하기 때문이다.
그래핀은 실리콘으로는 더 이상 진척이 없던 반도체 정보 처리속도를 획기적으로 높여줄 뿐만 아니라, 고성능 태양전지 개발, 유기 반도체 등 다양한 분야에서 활용 가능한 물질이다.
100억 분의 2m 정도 두께로, 실리콘보다 140배 이상 빠른 전자 이동속도, 강철보다 200배 이상 강한 강도를 자랑한다. 세상에서 가장 얇지만, 가장 강한 물질. 전 세계 과학자들은 이것을 '꿈의 신소재'라 부르며, 휘는 디스플레이, 태양전지 등 다양한 첨단산업에 활용될 수 있다.
이러한 꿈의 신소재인 그래핀 대량 생산 및 고품질화에 전자부품연구원(KETI)이 고품질 그래핀 플레이크를 양산할 수 있는 기술을 개발했다. 흑연을 원료로 만드는 그래핀은 구리보다 100배 빠른 열전도성과 강철보다 200배 강하면서 유연해 `꿈의 신소재`로 불린다. 그래핀은 제조방법에 따라 `CVD 그래핀`과 `그래핀 플레이크` 두 가지로 나뉘는데, 그래핀 플레이크는 고품질 대량 제조가 어려웠다.
흑연을 산화시켜 단층(Single Layer) 산화그래핀으로 만들고 이를 다시 환원해 그래핀을 제조하는 2단계 공정 기술을 개발한 것이 골자다. 불순물이 거의 없는 고순도 그래핀 플레이크를 제조하는 데 성공한 점에서 의미가 있다.
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입력 : 2017년 01월 18일 
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