"아주 미세한 결정인 그래핀(graphene) 시트를 150배 크게 만들 수 있다는 겁니다"

홍종달(사진) 인천대 화학과 교수 연구팀이 그래핀 전극의 저항과 전기에너지 저장 특성이 그래핀 시트의 면적과 밀접한 상관관계가 있다는 것을 세계 최초로 입증했다.

그래핀은 흑연의 가장 작은 한 층이다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다.

강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높고 빛을 대부분 통과시키기 때문에 꿈의 나노 물질로 불리운다. 홍 교수팀은 반복적 실험을 통해 소형 그래핀을 대용량으로 처리하는 기술을 개발했다.

그래핀을 상용화 하는 과정에서 용량 문제로 나타난 기술적 한계를 극복하자는 생각에서 출발한 연구였다. 2년 끝에 성과가 나타났다.

"이 결과로 현재 개발 중인 다양한 그래핀 소자들의 특성을 획기적으로 개선 할 수 있는 가능성이 생겼습니다. 기존의 그래핀 전극 제작 방식에 용이하게 적용될 수 있도록 공정이 간편하고, 차세대 그래핀 기반 기술 분야에 폭넓게 적용이 가능한 것이 특징이죠."

홍 교수팀의 연구 결과는 지난 23일 '대면적 그래핀 시트-이산화 바나듐으로 구성된 고성능 유연성 자가지지 슈퍼커패시터 전극'이라는 제목으로 에너지 분야의 세계적인 저널인 '어드밴스드 에너지 머티어리얼스(Advanced Energy Materials 2014, 1401890' 온라인판에 게재되며 인정 받기도 했다.

이번 결과는 각종 배터리에 활용되는 그래핀 용량을 확장해 전기자동차의 충전 문제나 스마트폰 배터리 등의 기술 혁신에 무궁무진한 파급 효과를 줄 수 있다는 점에서 의미가 크다.

홍 교수는 미국과 일본, 유럽 특허청 특허 출원을 준비하고 있다.

"기초과학적인 연구결과가 현대 기술개발 과정에 매우 중요한 역할을 할 것으로 예상 됩니다. 과학 발전에 따라 산업체 기술 역시 진일보 할 수 있는 핵심 연구결과를 확보한 것이지요."

/장지혜 기자 jjh@incheonilbo.com

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