국내 연구진, 30인치 그래핀 투명전극 개발

국내 연구진이 태양전지ㆍ터치스크린ㆍ디스플레이 등 차세대 플렉서블(flexible) 전자기기에 활용할 수 있는 크기의 고성능 대면적 그래핀(graphene) 투명전극을 개발하는데 성공했다. 성균관대 나노과학기술원 홍병희ㆍ안종현 교수팀은 산화인듐주석 수준의 전기 전도성이 있으면서도 신축성과 유연성이 뛰어난 그래핀 투명 전극을 롤투롤기반 공정을 이용해 30인치 대면적으로 합성하는데 성공, 이를 이용한 플렉서블 그래핀 터치스크린을 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nanotechnology)’지 온라인판에 게재됐다. ‘2차원 탄소원자종이’로 불리우는 그래핀은 흑연의 표면층을 한 겹 벗긴 물질로, 전기 전도도와 투명도가 높아 실리콘을 대체할 꿈의 신소재로 각광받고 있다. 그래핀은 실리콘 반도체보다 전도도가 100배 이상 빠르고 강도도 뛰어난 것으로 알려져 있다. 구부릴 수 있는 태양전지 배터리나 터치스크린 LCD, 구부릴 수 있는 전자종이ㆍ디스플레이 등에 활용될 수 있어 삼성전자 등 국내 반도체 업체들도 차세대 반도체 소재로 그래핀을 주목하고 산학협력을 통한 연구개발을 강화하고 있다. 현재 사용 중인 대표적 투명전극인 산화 인듐 주석(ITO)은 세라믹이어서 늘리거나 구부리면 깨지거나 쉽게 전기 전도성을 잃어버린다는 단점이 있다. 특히 최근 인듐 가격이 크게 오르고 광산이 중국에만 있어 대체물질 개발이 시급한 상황이다. 홍 교수는 “기존의 투명전극 소재로는 플렉서블 디스플레이뿐만 아니라 최근 급속도로 커지고 있는 태양전지 등의 응용소자를 제작할 수 없는 한계가 있었으나 이번 연구를 통해 다양한 플렉서블 기기에 사용할 수 있는 그래핀 투명전극을 저비용ㆍ고효율로 생산할 수 있는 계기를 마련했다는데 의의가 있다”고 강조했다. 홍 교수팀은 지난해 지름 10cm의 대면적 그래핀을 제작해 발표한데 이어 1년 만에 30인치급을 제작하는데 성공하는 등 전세계 그래핀 연구를 선도해나가고 있다. 특히 이번 연구에는 탄소나노튜브를 세계 최초로 발표한 일본의 이지마 교수가 참여해 눈길을 끌고 있다. ‘네이처’지는 ‘뉴스앤리뷰’, ‘리서치 하이라이트’ 등 별도 지면을 할애해 이번 연구결과의 우수성을 소개했으며 ‘케미스트리 월드 매거진’ 등 과학전문지와 BBC 등 유수의 방송사에서도 홍 교수팀의 연구성과를 보도할 예정이다.