요즘 가장 관심을 끄는 원소를 들자면 단연 '탄소'를 꼽을 수 있다. 지구온난화 문제로 탄소배출권이라는 개념이 생기면서 이산화탄소가 거래의 대상이 되는가 하면, 단백질(아미노산)의 중심 원소로 생명 현상의 중심에 있기도 하고, 원자 배열에 따라서는 흑연 혹은 다이아몬드가 되기도 한다.
과학에 관심을 갖는 사람이라면 탄소나노튜브와 풀러렌(Fullerene)에 대해서도 들어보았을 것이다. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결돼 관 모양을 이루는 것으로, 반도체, 평판 디스플레이, 배터리, 초강력 섬유, 바이오센서등에사용되고있다. 풀러렌은 탄소원자가 오각형과 육각형으로 배열된 공에 가까운 모양을 갖는 분자를 통칭한다.
이번에 소개할 새로운 탄소 가족은 그래핀(Graphene)이다. 그래핀은 탄소원자가 육각형으로 결합해 벌집모양을 이룬 한층짜리 박막이다. 구리보다 100배나 많은 전류를 보낼 수 있고 휘거나 비틀어도 부서지지 않는 성질이 있다. 영국맨체스터대학의 안드레 가임(Andre Geim) 박사와 콘스탄틴 노보셀로(Konstantin Novoselov) 박사가 2004년 세계 최초로 흑연에서 그래핀을 분리해 냈다. 이후 AFM(원자현미경)으로 실리콘(Si) 기판 위에 흑연심을 이용해 그래핀막을 형성하던 미국 콜롬비아 대학의 한국계 과학자 김필립교수도 그래핀을 얻는 데 성공했다.
국내 그래핀에 대한 응용 연구로는 2009년 삼성전자와 성균관대 연구팀이 그래핀으로 가로세로 2㎝ 대면적의 투명 필름을 제작했으며, 작년에는 포스텍에서 맹독성 물질인 비소 제거에 그래핀을 활용하는 방법을 개발했다. 또한, 이규철 서울대 물리천문학부 교수팀은 그래핀 위에 반도체 박막을 만들고, 이를 원하는 기판에 자유자재로 붙일 수 있는 기술을 구현했다.

<Energy News>