'꿈의 신소재' 그래핀 상용화 시대 성큼

삼성전자-성균관대, 신기술 개발…사이언스誌 게재

삼성전자 종합기술원이 성균관대와 공동으로 '꿈의 신소재'인 그래핀의 상용화를 앞당길 수 있는 합성방법을 세계 최초로 개발하는 쾌거를 이뤄냈다.

삼성전자 종합기술원은 성균관대 신소재공학부와 공동으로 웨이퍼 크기의 대(大)면적 단결정(單結晶) 그래핀을 성장시킬 수 있는 획기적인 방법을 세계 최초로 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위 과학저널인 사이언스지에 게재될 예정으로 그 중요성을 인정해 사이언스 온라인 속보(Science Express)가 이날 연구내용을 소개했다.

그래핀은 현재 가장 많이 사용되는 반도체 소재인 실리콘에 비해 백배 이상의 전자 이동도를 가지고 있으며 강철보다 강한 강도와 열전도성, 신축성 등을 가지고 있어 차세대 전자소자인 플렉서블 디스플레이, 웨어러블 전자 소자 등에 활용할 수 있는 꿈의 신소재로 부각되고 있는 물질이다.

현재 세계 각국에서는 그래핀의 실용화 연구를 위해 대규모 투자를 진행하고 있으나 작은 그래핀을 합성해 큰 면적으로 키우는 다결정 합성법은 그래핀의 전기적 기계적 성질이 저하되는 문제로 응용범위가 제한돼 실용화에 어려움을 겪었다.

특히 지난 수 십 년 간 단결정 반도체 물질인 실리콘 웨이퍼가 점차 그 면적을 키우면서 현재의 반도체 산업을 성장시켰듯이, 그래핀의 응용과 실용화를 위해서는 단결정 그래핀을 큰면적으로 만들 수 있는 방법의 개발이 필수적인 상황이다.

이번에 삼성전자와 성균관대가 개발한 그래핀 합성법은 세계 최초로 기존의 반도체 웨이퍼 크기의 대면적 그래핀을 반도체 위에 단결정으로 합성하는 획기적인 방법으로 그래핀 연구 및 응용범위 확산 등 실용화를 크게 앞당길 수 있는 새로운 전기를 마련했다는 평가를 받는다.

삼성전자 관계자는 이번 연구결과가 꿈의 신소재라고 불리는 그래핀 연구를 가속화해 나노소자 기술의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 전망한다면서 또 이번 연구 성과는 우리나라가 강점을 갖고 있는 디스플레이 및 반도체 등의 분야에서 지속적으로 기술 리더십을 강화할 수 있는 계기를 만들었다는 점에서 의미가 크다고 말했다.

이번 연구는 2006년부터 나노분야 중심으로 시작된 삼성전자-성균관대간의 공동협력 프로그램의 하나로, 미래창조과학부의 리더연구자지원사업(창의적연구진흥사업)으로 수행됐다. 대학-기업간 공동연구를 통해 차세대 성장동력을 창출할 핵심기술을 확보했다는 점에서 성공적인 산학협력의 모델로 평가된다.