그래핀은 탄소 원자층 한 겹으로 이뤄진 물질로 두께가 0.2㎚(나노미터·10억분의 1m)로 얇고 물리적·화학적 안정성이 높다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 구부릴 수 있는 디스플레이나 전자종이, 웨어러블(착용식) 컴퓨터 등을 만들 수 있는 전자정보 산업분야의 미래 신소재로 주목받고 있다.

그러나 그동안 그래핀을 생성해 원하는 기판으로 옮기기 위해선 화학약품이 사용됐기 때문에 물리적으로 손상되고 표면이 오염돼 전기적 특성이 훼손되는 한계가 있었다.
연구팀은 금속촉매 기판에 생성된 그래핀을 수용성 고분자 용액으로 처리한 뒤 동일한 수용성 고분자 지지층을 그 위에 형성하는 방법으로 문제를 해결했다. 이 과정을 통해 지지층과 그래핀 사이에 가안 결합력이 형성되고 이후 지지층을 탄성체 스탬프로 찍어 떼어내면 지지층과 함께 그래핀이 금속촉매기판으로부터 분리되는 방식이다.

분리된 그래핀은 탄성체 스탬프에 고립상태로 존재하기 때문에 원하는 기판 어디에든 도장을 찍어내듯 자유롭게 옮길 수 있다고 연구팀은 설명했다. 또 금속촉매기판을 재활용할 수 있고 유해한 화학물질을 전혀 사용하지 않기 때문에 친환경적인 장점이 있다.

이 기술을 활용하면 기존 방법으로 달성하기 어려웠던 그래핀 박막을 쌓거나 그래핀을 구조물 표면이나 유연한 기판으로 옮기는 게 가능할 전망이다.
최 교수는 “이 기술은 대면적의 기판에도 그래핀을 옮길 수 있고 다양한 활용이 가능해 그래핀 전자소자 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 나노·마이크로 과학 분야 국제 학술지인 ‘스몰(small)’ 1월 14일자 표지논문으로 게재됐다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com