기초과학연구원 신기술

[충청투데이 최윤서 기자] 연필심의 재료로 친숙한 흑연은 철강, 반도체부터 태양광, 에너지 저장 등 여러 산업에서 쓰이는 주요 자재다. 전기적 특성이 우수하고, 고온에도 잘 견디는 것은 물론 가격까지 저렴하기 때문이다.

기초과학연구원(이하 IBS)에 따르면 국내 연구진이 단결정 그래핀을 사용한 열처리 공정으로 흑연 결정이 나란하게 정렬된 고품질 흑연을 제조하는 새로운 방법을 제시했다고 6일 밝혔다. 흑연의 성능이 제품의 성능으로 직결되기 때문에 여러 산업에 유용하게 사용될 기술로 기대된다.

흑연을 포함한 대부분의 재료는 다결정 구조를 가진다. 이런 다결정 재료는 결정들이 만나는 경계면에 결함이 존재한다. 따라서 물질 고유의 특성도 저하된다. 연에서 발견되는 흑연은 물론 인공적으로 합성한 인조 흑연도 다결정 구조다. 

아직까지 대면적 단결정 흑연을 만드는 기술은 개발되지 않았다. 이번 연구에서 연구팀은 화학기상증착법으로 성장시킨 단결정 그래핀을 흑연 재료가 되는 탄소 기반 물질 내부에 위치시켰다. 

이후 높은 온도로 열처리하자 탄화와 흑연화가 진행됐다. 뜨거운 열 때문에 다른 물질은 사라지고 탄소만 남아 흑연으로 변하는 것이다. 이때 단결정 그래핀에 가까운 영역에서부터 고배향성을 가진 고품질 흑연이 형성됨을 확인했다.

최윤서 기자 cys@cctoday.co.kr

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