국내 연구진이 꿈의 소재로 불리는 그래핀을 에너지 재료에 응용할 수 있는 중요한 실마리를 마련했다.

2일 한국연구재단에 따르면 국민대 이현정 교수와 박현우 박사 연구팀은 산화 그래핀의 환원 및 도핑 정도를 조절, 그래핀의 에너지 준위를 조절할 수 있는 기초현상을 밝혀내는 데 성공했다.
이번 연구 성과와 관련된 두 편의 논문은 미국화학회에서 발행한 ACS 서스테이너블 케미스트린 앤 엔지니어링과 영국왕립화학회에서 발행한 JMCA에 각각 게재됐다.

그래핀은 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전자 재료나 에너지 재료 분야에서 주목을 받고 있지만 제로 밴드갭과 전자나 정공과 같은 특정 캐리어를 조절하기 어려워 응용에 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해선 그래핀을 종횡비가 증가하도록 제작하거나 도핑을 통해 특정 캐리어를 조절하는 방법이 필수적이다. 또 그래핀의 에너지 구조를 제어할 수 있는 기술이 필요하며 그래핀을 적절한 분야에 응용하기 위해 그래핀의 기초적인 에너지 구조를 이해하는 연구가 절실하다.

연구팀은 산화 그래핀의 환원 정도를 조절하거나 산화 그래핀 격자 내에 붕소 및 질소 불순물을 치환하는 방식으로 다양한 에너지 준위를 가지고 있는 소자를 제작하고 이를 통해 환원된 그래핀의 에너지 준위를 조절할 수 있는 기초 현상을 규명했다.

이러한 과정으로 준비된 환원된 산화 그래핀은 각각 다른 에너지를 가지고 있어 전자 재료 또는 에너지 재료에 응용할 수 있는 기초적인 중요한 정보를 제공할 수 있다. 특히 폐열을 이용한 전기에너지를 얻는 열전에너지 소자 개발에 기여할 수 있다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com