[박시언의 시사/과학 칼럼] 신소재 그래핀으로 변화하는 세상

책상 위에 어느 날 연필과 다이아몬드가 있다고 하면 사람들은 어느 것을 선택할까? 아마 대부분은 다이아몬드를 더 가치 있는 것으로 선택할 것이다. 하지만 과학의 시선에서 바라보면 2개의 물질은 모두 탄소로 이루어져 있어 본질은 같다고 본다.  우리에게도 익숙한 연필심의 주성분인 흑연과 다이아몬드는 모두 탄소로 이루어져 있으며 탄소의 배열 방식에 따라 물질에 차이가 결정된다. 특이한 원소인 탄소의 성질을 이용한 그래핀이라는 신소재가 요즘 주목을 받고 있어, 그래핀을 통한 우리의 생활 변화를 알아보고자 한다. 먼저 신소재란 종전에 없던 새로운 형태와 용도를 갖게 된 소재를 뜻한다. 이러한 신소재의 등장은 인류의 역사를 바꿀 수 있는 핵심 기술이며 인류의 발전을 이끌 수 있다.

 

신소재중 그래핀(Graphene)이란, 흑연을 뜻하는 '그래파이트'(Graphite)와 화학에서 탄소 이중결합 형식을 띤 분자를 뜻하는 접미사인 'ene'을 결합해 만든 용어로써 영국 맨체스터대학교의 안드레이 가임 교수와 연구원 콘스탄틴 노보셀로프 박사가 흑연에 스카치테이프를 떼었다 붙이는 방법으로 세계 최초로 그래핀을 분리해냈다. 그래핀은 실리콘에 비해 100배 이상 전자가 자유로이 이동할 수 있고, 벌집 모양으로 이루어져 있으며 육각형 구조로 빈 공간이 완충 역할을 하기 때문에 충격에도 매우 강하다. 또한 신축성과 전기 전도성이 매우 좋으며, 열전도율도 금속인 구리의 10배가 넘고, 빛의 98%를 통과시킬 정도로 투명하다는 특성을 지니고 있다.1

 

 

이러한 그래핀의 특성을 이용하여 그림에서 보는 것처럼 다양한 분야에 적용하여 우리의 삶을 변화 시킬 수 있다. 그래핀을 이용하여 대기에서 연료를 뽑아내고, 전기를 얻을 수 있으며, 정수 기능을 이용하여 마실 수 있는 바닷물을 만들어 공급할 수도 있어, 기후변화에 대응할 수 있다. 또한 가상현실을 구현하여 얇고, 구부리며, 터치로 반응하는 전자제품에 이용하고, 콘택트렌즈나 기타 웨어러블 기기에 장착할 수 있으며 녹이 슬지 않아 의료기기, 전자기기, 원자력 산업, 조선업 등에 활용될 수 있다.2

 

이렇듯 신소재는 우리 삶에 다양한 방식으로 변화를 가져올 수 있으며, 지구 환경 문제에도 대처할 수 있다. 아직 우리나라는 과학분야의 노벨상 수상자가 나오지 않고 있는 실정이다. 한정된 자원과 작은 국토를 가진 우리나라에서는 이러한 신기술의 발전이 필요하며 이를 위해 정부에서는 과학 분야에 더 많은 지원과 보완 정책을 마련하여 신소재 개발과 신기술 적용을 위한 저변 확대를 실시하여야 한다. 앞으로 다가올 미래에 그래핀의 기술을 이용한 새로운 시대가 기대된다.

 

참고 및 인용자료 출처

1.인용: https://100.daum.net/encyclopedia/view/b02g3556n10
2.참고: https://www.mediasr.co.kr/news/articleView.html?idxno=8892

 

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