곤충에 투명한 센서를 붙인다면?

꿈의 소재 그래핀을 이용해 곤충의 등 같은 울퉁불퉁한 표면에 센서를 부착할 수 있는 기술이 개발됐습니다.

그래핀(Graphene)은  흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 높은 전기전도성과 전하 이동도를 갖고 있어 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불립니다.

박장웅 교수

울산과기대 박장웅 교수와 남성우 박사, 하버드대 찰스 리버 교수 공동 연구팀은 기존의 딱딱한 반도체칩과는 달리, 그래핀을 사용해 전자회로 전체를 한 번에 화학적으로 합성하는 기술을 개발했습니다.

이렇게 합성된 전자회로는 원자층 두께 정도의 그래핀 계열 재료로만 구성되어 있어, 얇고 자유자재로 구부릴 수 있으며 투명할 뿐만 아니라 물 위나 곤충 표면, 동전 등 다양한 곳에 붙일 수 있고, 센서로도 쓰일 수 있습니다.

지금까지 반도체칩 제조 공정은 평면 형태의 딱딱한 반도체 재료 위에 다양한 금속 및 절연 물질들을 여러 층으로 쌓으면서 모양을 만드는 다단계 공정으로 이루어졌습니다.

이 경우 제조공정이 복잡하고 평평한 형태의 기판만 사용 가능했고, 또한 두꺼운 반도체 기판의 특성상 기존의 소자는 투명하지 못하다는 한계점도 있었습니다.

박 교수팀이 개발한 기술은 기존의 복잡한 반도체 공정 대신 한 번의 합성으로 그래핀 기반의 전자회로와 센서를 만드는 것입니다.

그래핀과 흑연을 한꺼번에 합성하여 만든 트랜지스터

박 교수팀은 합성 시 그래핀 층수를 조절하여, 전체가 그래핀과 흑연으로 이루어진 전자회로를 만들어 기존 반도체칩의 다단계 공정 대신에 전자회로를 한 번에 합성하는 신개념을 제시했습니다.
 
또한 연구팀은 전자회로를 합성한 후 다른 기판으로 옮기는 방법으로, 물 위나 곤충 표면, 동전과 같은 기존의 공정으로는 불가능한 여러 곡면 위에도 전자회로를 쉽게 부착하도록 만들었습니다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 '네이처'의 대표적 자매지인 'Nature Materials'지에 온라인 속보 (11월 21일자)로 게재되었습니다.
(논문명 : Synthesis of monolithic graphene-graphite integrated electronics)

UNIST의 박장웅 교수 연구팀.

 용  어  설  명

그래핀 : 
탄소(C) 원자가 육각형의 그물 모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 화합물로 높은 전기전도성과 전하 이동도를 갖고 있어 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불림

흑연 : 
그래핀이 여러 겹 겹쳐진 형태의 재료