UNIST 자연과학부 로드니 루오프 특훈교수 연구팀은 단결정 그래핀(탄소 원자가 육각형으로 결합한 구조의 신소재)을 사용한 열처리 공정으로 흑연 결정이 나란히 정렬된 고품질 흑연을 만드는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

흑연은 그동안 다결정 구조의 형태였다. 루오프 교수팀은 화학기상증착법(화학 물질을 플라스마나 열을 이용해 박막으로 형성시키는 방법)으로 성장시킨 단결정 그래핀을 흑연 재료가 될 탄소 기반 물질 내부에 뒀다. 높은 온도로 열처리를 하자 다른 물질은 사라졌고 탄소만 남아 흑연으로 변했다.

이때 단결정 그래핀에 가까운 영역에서부터 고 배향성 흑연을 가진 고품질 흑연이 형성됐다.

열처리 온도를 높이자 이 효과는 더 커진다는 것을 발견했다.

연구진은 흑연 합성 연구가 더 진행되면 필름 형태의 흑연 생산을 기대할 수 있다고 설명했다.

루오프 교수는 “흑연의 수많은 용용 분야와 수요를 고려했을 때, 품질이 좋은 대면적 단결정 흑연 필름은 중요한 기술”이라면서 “지금까지 작은 조각 형태로 제조됐던 흑연을 대면적 필름 형태로, 더 나아가 단결정으로 합성하게 되면 산업 발전에도 이바지할 수 있을 것”이라고 전망했다.

이번 연구는 재료 분야의 학술지인 ‘머티리얼즈 호라이즌스’(Materials Horizons) 1월 24일 자에 게재됐다.

강은정 기자