그래핀 소재 상업화 기반기술 개발…효율적 분석기술 개발

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국내 연구진이 차세대 투명전극 소재로 주목받는 그래핀 나노소재의 결함을 효율적으로 분석하는 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 기술은 복잡한 공정 없이 그래핀 결정면과 내부 결함 분포를 쉽게 관찰할 수 있고, 대면적 그래핀 특성 분석에 시간과 비용을 획기적으로 줄여 유연한 그래핀 기반 투명전극 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

연세대 전기전자공학부 안종현 교수와 포스텍 신소재공학과 진왕철 교수, 삼성디스플레이 손정호 박사, 연세대 백승재 연구원 공동 연구팀은 그래핀 나노소재의 전기·기계적 특성에 영향을 미치는 결정면과 결함 발생 분포를 분석하는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

연구팀은 액정 소재를 이용해 그래핀 박막의 결정 구조와 내부 결함 분포를 광학적으로 분석하고, 이를 토대로 외부 기계적 응력 변화에 대해 그래핀 내부에서 발생하는 결함 발생 과정을 관찰하는데 성공했다.

LCD 디스플레이에 사용하는 액정 소재를 그래핀 박막위에 코팅할 때, 그래핀과 상호작용에 의해 결정면과 내부 결함에 의해 광학적 특성이 달라진다는 사실을 확인했다. 외부 응력에 의한 광학적 특성 변화와 그래핀 전기적 특성 변화와의 상관관계도 밝혀냈다.

그래핀은 적은 비용으로 대면적 투명 필름 제작이 가능하고, 유연성이 좋아 기존 인듐주석산화물(ITO) 투명전극의 뒤를 이을 차세대 투명전극으로 기대를 모으고 있다. 하지만 결함제어 기술 부족으로 전기적 특성과 환경적 안정성이 낮아 상용화가 어려웠다.

또 실제 전자소자에 응용되기 위해서는 그래핀 구성 결정면들의 분포상태, 내부 결함 발생과정과 분포상태를 관찰하는 방법이 필요하다. 그러나 지금까지는 전자현미경을 통한 복잡한 공정을 거쳐야 관찰할 수 있어 효율적 관찰과 구조분석이 어려웠다.

연구팀은 “그래핀 결정면, 결함 분포와 발생의 효과적 관찰을 통해 그래핀의 전기적 특성 변화 원인을 규명하는 방법을 제시했다”면서 “이를 바탕으로 그래핀 결함 제어 방법을 가능하게 해 향후 착용형 전자소자 등에 그래핀 소재를 상업화하는데 밑거름이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업 ‘나노기반소프트일렉트로닉스연구단’의 일환으로 진행됐다.

권건호기자 wingh1@etnews.com