안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
탄소 원자가 2차원 벌집 격자 구조를 이루는 그래핀은 현존하는 물질 중 가장 얇으면서도 물리적, 전기적, 화학적 특성이 뛰어난 신소재입니다.
그래핀의 주요 성질로는 두께는 0.2nm 수준으로 얇지만, 강철보다 200배 이상 강하며 다이아몬드보다 단단한 강도를 가졌으며, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하며, 상온에서 상용 실리콘보다 전자의 이동 속도가 100배 이상 빠릅니다. 또한, 열전도율이 구리의 10배 이상으로 내부에서 발생하는 열을 신속하게 방출하고 빛을 약 97.7% 투과시킬 정도로 투명하며, 20% 이상 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않습니다. 이외에도 1g당 표면적이 약 2,630m²에 달해 반응 물질을 흡착하거나 에너지를 저장할 수 있는 공간이 매우 넓습니다.
그래핀의 활용 분야는 다양한데요. 먼저, 전자 및 반도체 분야에서는 투명하고 구부러지는 특성을 활용해 플렉서블 디스플레이의 전극이나 차세대 초고속 반도체 회로 소재로 활용됩니다. 또한, 에너지 저장 분야에서는 배터리 내부의 전자 이동을 돕는 도전재로 쓰여 리튬 이온 배터리의 충전 시간을 획기적으로 단축하고 수명을 늘려줍니다. 이외에도 복합 소재 분야에서는 항공기, 자동차, 스포츠 용품 등에 더해져 강도를 높이면서도 전체 무게를 줄이는 역할을 맡고 있으며, 바이오 및 환경 분야에서는 초고감도 진단 센서나 바닷물에서 소금기를 걸러내는 미세 필터 기술 등으로 연구가 가속화되고 있습니다.