서울대 연구팀, 신소재 `그래핀` 상용화 기술 세계 최초 개발

이태우 교수 연구팀이 사용한 불화 고분자산의 화학구조 [사진 = 서울대 공대 제공]

서울대 연구팀이 신소재 ‘그래핀’의 전도도(전기가 잘 흐르는 성질)를 두 달 이상 안정적으로 유지할 수 있는 화학적 도핑(성질을 변화시키기 위해 불순물을 섞는 공정) 방법을 개발했다.

24일 서울대에 따르면, 이 대학 재료공학부 이태우 교수 연구팀은 불화(수소 대신 불소로 치환된 상태) 고분자산을 이용해 그래핀 전극의 도핑 안정성을 상용화 가능 수준으로 개선하는 방법을 세계 최초로 개발했다. 그래핀은 원자 크기의 벌집 형태 구조를 가진 소재다. 가장 얇은 전도체로 디스플레이, 태양전지, 배터리 등에서 활용될 수 있어 신소재로 주목받고 있다.

기존 저분자산을 이용한 화학적 도핑은 전기 전도도는 증가시키지만, 공기 중 수분과 반응하는 성질 때문에 30분이 지나면 도핑 능력을 잃는 한계가 있었다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 고분자산을 그래핀에 도핑할 경우 공기 중에서 두 달 이상 동안 도핑 효과가 안정적으로 유지되며 열에도 강하다고 밝혔다. 아울러 연구팀은 고분자산이 도핑된 그래핀을 유기발광다이오드(OLED)의 전극으로 적용해 고효율의 OLED도 구현했다.

이태우 교수는 “그래핀 전극 상용화에 가장 큰 난제였던 그래핀 도핑 안정성을 개선한 것”이라며 “디스플레이와 태양전지 등에 사용되는 그래핀 전극의 상용화를 크게 앞당길 것으로 보인다”고 전했다. 이번 연구에는 서울대 홍병희 교수 연구팀, 유니스트(UNIST) 김광수 교수 연구팀, 포항공대 류순민 교수 연구팀, 권성주 포항공대 박사과정 연구원, 서울대 한태희 박사 등이 참여했다.

왼쪽부터 서울대 재료공학부 이태우 교수(교신저자), 포스텍 권성주 박사과정(제1저자), 서울대 한태희 박사(제1저자) [사진 = 서울대 제공]

연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 23일 자에 개재됐다.

[양연호 기자​]

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