꿈의신소재 그래핀 대량생산기술 개발

[패라리]

'꿈의 신소재'로 불리는 그라핀을 상온에서 대량 생산할 수 있는 방법이 국내 연구진에 의해 처음 개발됐다.

교육과학기술부는 이효영 성균관대 화학과 교수팀이 상온공정으로 불순물 없는 고품질 그라핀을 대량 생산할 수 있는 가능성을 열었다고 26일 밝혔다.

연구결과는 세계적으로 권위 있는 과학 전문지인 네이처의 자매지 '네이처 커뮤니케이션' 온라인 속보 최신호(22일자)에 게재됐다.

이 교수팀은 그라핀 생산 시 불순물이 남는 문제를 지금까지 시도되지 않은 새로운 환원제(요오드산, HI)를 이용함으로써 해결했다.

현재까지 그라핀을 생산하는 방법은 4가지가 있는데 그 중 대량생산이 가능한 건 환원제를 이용한 방법이다. 하지만 이 방식은 다른 방법들에 비해 불순물이 남아 품질이 떨어지는 게 단점이었다.

그라핀은 셀로판지처럼 얇은 두께의 컴퓨터 모니터, 시계처럼 찰 수 있는 휴대폰, 종이처럼 접어 지갑에 넣고 휴대할 수 있는 컴퓨터 등을 만들 수 있는 신소재다. 특히 이 교수팀의 생산방식은 실리콘 등 딱딱한 재질의 기판뿐 아니라 휘어지는 플라스틱 기판에 활용이 가능해 관련 분야에 활발히 응용될 전망이다.

또 그라핀을 이용하면 지금보다 수백 배 이상 빠른 반도체를 만들 수 있어 차세대 전자소재로도 전세계에서 각광 받고 있다. 육각형의 탄소화합물인 그라핀은 실리콘에 비해 100배 이상 전자를 빨리 이동시키고, 휘거나 비틀어도 깨지거나 부서지지 않는다. 구리보다 100배 더 많은 전류가 흐르고 다이아몬드보다 2배 이상 단단하다.

그래핀이란?

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엄청난 신소재지만.. 아직 시장에서 반응은 뜨겁지 않은 상황.

동진쎄미켐과

그래핀!!

#. 우주에서 가장 얇은 물질이지만 가장 강하다. 반도체에 쓰이는 실리콘보다 전자를 100배 이상 빠르게 이동시키고 /전선의 주재료인 구리보다는 100배 많은 전류를 흘려보낸다.

#2. 다이아몬드와 흑연, 플러린과 탄소나노 튜브가 이것의 ‘형제’들이다. 원자번호 6번인 탄소(C)로 구성됐지만 그 구조가 다른 ‘탄소 동소체(同素體)’라고 한다.

이 모든 것은 ‘꿈의 신물질’로 불리는 ‘그래핀(Graphene)’을 설명한 것이다.

 홍병희 성균관대 교수는 "현재 삼성테크윈과 손잡고 상용 제품 개발에 나섰다"며 "그래핀 투명전극은 휘는 디스플레이뿐만 아니라 최근 급속도로 커지고 있는 태양전지시장에도 많이 사용될 것으로 예상된다"고 말했다.  

       
반도체업계는 그래핀이 집적도와 처리 속도가 한계점에 이른 실리콘을 대체할 것으로 기대하고 있다. 그래핀은 기존 실리콘보다 발열량이 적고 간단한 공정을 통해 반도체 특성을 조절할 수 있다. 전기 전달 속도도 빨라서 실리콘 기반 소자가 지닌 여러 문제를 해결할 수 있다는 평가다.    

 그래핀이 상용화 될 때 나타날 산업과 세상의 변화

1.실리콘 관련 업체가 사라진다.

현재 반도체 태양전지에 엄청나게 고가인 실리콘이 사용된다 또한 실리콘 가공에 필요한 특수가스 그리고 실리콘 가공 기계 장비들.. 이 모두가 무용지물이 되어 버린다.

2.실리콘 반도체 생산에 들어가는 관련 부품 회사들이 사라진다.

지금은 실리콘 웨이퍼에 트랜지스터 회로를 반드는데 엄청난 장비와 부품 소재들이 사용된다.

포토레지스트/스트립퍼등등 그리고 50나노 30나노 20 나노 등 미세한 회로를 새겨 넣는 고가의 레이저 장비들이러한 장비/부품 소재들이 필요가 없어진다.

그리고 구리 전선도 많은 영영에서 대체할 것이다.

현재 구리 가격이 엄청나게 비싸다.그래핀은 구리보다 전기를 100배나 많이 전달한다(단위시간당)

그만큼 전기 저항이 적다. 저항이 적으므로 전기 소실도 적고 발열도 적다.

그래핀을 구리대신으로 사용하면 고급 음향기기 같은 곳에 사용하면 좋은 음질을 얻을 수가 있다

3.그래핀으로 나타날 놀라운 변화들

그래핀의 놀라운 특성을 이용하여미래에는 둘둘 말아서 들고다니는 디스플레이나 몸에 `입을 수 있는` 컴퓨터가  등장하고      종이를  여러 겹으로 접듯이 ..접은 디스플레이를 펼치면 TV를 볼 수 있고 심지어 먼 곳에 있는 사람과 영상통화도 가능하다. →접어서 들고 다니는 TV / 컴퓨터가 가능해진다.그리고 투명하기 때문에 자동차 앞유리에 계기판이나 네비게이트가  부착되어 운전하면서 바로 정보를 얻을 수가 있다군인/경찰들의 헬멧에 디스플레이가 부착되어 전쟁에 관한 모든 정보를 직접 눈으로 확인 가능하다.

최근 TV업계도 그래핀에 주목하고 있다. 탄소로 구성된 그래핀은 유기물질과 잘 융합된다는 평가를 받고 있다.  
 차세대 디스플레이로 불리는 능동 유기발광다이오드(AMOLED)에 그래핀을 적용할 경우 기존 개념을 뛰어넘는 TV 개발도 가능해지기 때문이다.     

      
 또 터치스크린 패널이 최근 각광받으면서 그래핀을 이용한 제품이 올해에 출시될 것으로 보인다. 당장 제품화는 어렵겠지만 2~3년 내에 휘거나 접을 수 있는 태블릿PC를 만날 수 있게 될 전망이다. 

4, 반도체의 용량이 커진다.

그래핀은 실리콘보다 100배나 전자 전달 속고가 빠르다. 그리고 우주에서 가장 얇은물질이다...분자수준의 두께...엄청난 용량의 반도체 제작이 가능하다.당연히 그래핀 반도체가 세상의 반도체 시장을 대체 장악해 나갈 것이다.

5,나노발전소자...

나노전력발전소자는 외부의 전력 공급 없이도 휘거나 누르거나 진동을 주면 스스로 전력을 발생시키는 소자다. 차세대 디스플레이와 미래 IT기기, 에너지 소자 등에 적용할 수 있어 주목받아 왔다.

가령 예를 들면

걸어가거나 움직일 때 발생하는 운동 에너지를 전기로 만 들 수가 있다 옷에 부착하면 전기 생산.

휴대폰 전화로 통화할 때 음성 진동 에너지/휴대폰 기판을 누르면 압력에너지를 전기로 바꿀 수가 있다..

→ 베터리 수명 연장 효과

지하철이나 사람이 붐비는 인도에 사람이 밟고 지나가는 블럽게 가해지는  압력 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수도 있다..

6.그래핀을 이용하면 FED라는 새로운 꿈의 디스프레이를 만들 수가 있다

그래핀을 이용한 『플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)』용 이미터 전극 개발
 
□ ‘차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)'용 고효율ㆍ고내구성 이미터(Emitter) 전극 기술이 개발되어, 향후 초박형(超薄形) 두루마리 컴퓨터ㆍTV, 3차원 디스플레이 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다.

 ○ 그래핀은 흑연에서 얇은 한 층을 떼어낸 것으로 투명하고 수 nm이하의 초박형 제작이 가능하며, 뛰어난 전기전도성과 열전도성을 지니고 있어 고성능 투명전극으로 적합하다.

7.태양전지에 사용→고효율 태양전지 제작

현재 태양전지의 크기는 제한적이다.

크게 만들면 발생된 전기가 전극의 저항으로 전기에너지가 소실되기 때문이다.

그런데 그래핀은 구리보다 100배나 많은 전류를 한꺼번에 전할 수가 있고/반도체보다 100배나 빨리 전자를 이동시킨다. 그만큼 전기 저항이 적다는 것이고..태양전지에 전극으로 사용하면 더 많은 전기를 전달할 수가 있다.

또한 그래핀의 반도체 성질을 이용하면

실리콘 태양전지가 전기를 만드는 원리를 그대로 이용하여 그래핀 태양전지를 만 들 수가 있다.

실리콘 태양전지보다 훨씬 저렴한 태양전지 제작이 가능하다.

그래핀 태양전지를 만들면

그래핀 자체적으로 전기를 만들고 전달 할 수가 있어서 백금이나 기타 환경 유발 물질을 사용하지 않아도 된다.

탄소는 이 지구상에 처치 곤란할 정도로 무한대로 많다..

우리나라가 가장 앞선 기술을 보유하고 있다.그리고 세계에서 가장 고품질의 흑연 광산도 보유....

외국은 수mm 크기의 그래핀 제작하는데...한국은 30인치 대면적 전극 기술 보유!!

*관련주는 무엇인가?

[앤솔]

감사합니다 대박이네요

[미소천사]

ㄳ

[베푸는삶]

선견지명이 정말 탁월합니다..축하합니다

[morbidsoul]

대단하시네요..

[시나브로]

좋은정보 감사합니다.

[꿈너머꿈]

감사드립니다.