▲ 홍병희 박사팀이 개발한 그라핀을 활용하면 접는 디스플레이를 만들 수 있다.

국내 연구진이 우주에서 가장 얇은 물질의 하나로 실리콘 대체 후보로 주목받고 있는 차세대 소재 그래핀(graphen)을 반도체 공정에서도 적용할 수 있을 만큼 크게 만드는 기술을 개발했다. 휘는 디스플레이나 입는 컴퓨터 개발이 앞당겨질 전망이다.

성균관대 성균나노과학기술원(SAINT) 홍병희 교수(37)와 삼성전자 종합기술원 최재영 박사(39)팀은 14일 반도체 공정에 적용 가능한 지름 10㎝ 크기의 대면적 그래핀 합성 기술과 이를 이용해 회로를 구성하는 패터닝 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 15일자 온라인판에 게재됐다.

그래핀은 탄소가 서로 육각형으로 연결돼 벌집 모양의 평면구조를 이루는 물질로 이것을 튜브형태로 둥글게 말면 탄소나노튜브가 된다.

그래핀은 탄소 원자 한 층 만으로 돼있어 두께는 굉장히 얇은 반면 구조적, 화학적으론 매우 안정한 뛰어난 전기적 특성을 보인다.

또 현재 반도체에 쓰이는 실리콘보다 전자를 100배 이상 빠르게 이동시키고 구리보다는 100배 많은 전류를 흘려보내 차세대 트랜지스터 및 전극 소재로 각광받고 있다. 하지만 넓은 면적으로 만드는 것이 어려워 상용화의 걸림돌이 됐었다.

연구팀은 이 연구에서 간단한 화학증기증착법(CVD)을 이용하면 그래핀을 넓게 만들 수 있다는 사실을 알아냈다. 또 접거나 잡아당겨도 전도 특성을 유지하는 신축성 전극과 대용량 트랜지스터 배열 등에 적용할 수 있음도 밝혔다.

홍 교수는 “이번 연구 성과는 우리나라가 강점을 가진 디스플레이와 반도체 등의 분야에서 기술 리더십을 강화할 수 있는 계기를 만들었다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

삼성전자 측은 앞으로 성균관대와 지속적인 협력연구를 통해 초고속 나노메모리, 투명 플렉시블 디스플레이, 차세대 태양전지 등에 그래핀 관련 기술의 적용을 확대해 나갈 계획이라고 밝혔다.

한편 지난해 세계 투명전극 시장은 7조 7000억원 규모였으나 오는 2018년께엔 22조원으로 성장할 전망이다. 특히 디스플레이 분야에 강점이 있는 우리나라 특성상 국내 수요도 수천억원에 이르지만 원천기술 부족으로 아직 대부분 수입에 의존하는 실정이어서 경제적 파급 효과는 더 클 전망이다.