그래핀(Graphene) : 꿈의 나노물질

나노기술이란?

미래 사회를 주도할 과학 기술 중에는 나노기술이 있다.

나노(nano)라는 말은 '난쟁이'를 의미하는 그리스어에서 유래했는데, 1 nm는 10억 분의 1 m를 의미한다. 이는 머리카락 굵기의 10만 분의 1 정도라고 한다.

즉, 나노기술이란 원자나 분자 정도의 작은 크기, 즉 1 nm~수십 nm 사이의 크기에서 물질이나 구조를 다루는 기술을 의미한다. 입자의 크기가 나노 단위가 되면 이전에는 볼 수 없었던 여러 가지 성질이 나타내는데, 이러한 새로운 특성과 기능을 통해 생활에 유용한 것들을 만들 수 있다.

 

그래핀

나노기술로 만들어진 대표적인 첨단 물질이 바로 그래핀(Graphene)이다.

그래핀은 흑연과 같은 탄소로 이루어져 있다. 그래핀Graphene이라는 이름 역시 흑연 graphite과 탄소의 이중 결합을 의미하는 -ene 더해진 것이라고 한다. 흑연은 연필심에 흔히 사용되는 친숙한 물질이다. 그래핀은 이런 흑연과는 전혀 다른 성질을 띤다. 왜냐하면 그래핀을 이루는 탄소들은 흑연과는 달리 독특한 배열을 하고 있기 때문이다. 

그래핀을 이루는 탄소 원자들은 벌집 모양처럼 육각형을 이루면서 결합되어 있는데, 한 층으로 펼쳐져 있어 전체적으로는 판 모양을 하고 있다. 이러한 구조 탓에 그래핀은 실리콘(규소)보다는 약 100배 빠르게 전자를 이동시키고, 구리보다는 약 100배 많은 양의 전류를 흐르게 할 수 있다고 한다. 뿐만 아니라 강철보다는 200배 이상 강도가 세고, 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다고 한다. 

그래핀은 매우 얇으면서도 반도체의 성질을 띠므로 센서나 메모리 등 다양한 분야에 이용될 수 있다. 특히 그래핀은 빛을 대부분(98% 이상) 통과시킬 수 있어 투명한 데다, 신축성도 매우 좋기 때문에 휘어지는 디스플레이를 만드는 데 활용할 수 있다. 따라서 손목에 감고 다니는 휴대전화나 옷처럼 입을 수 있는 컴퓨터, 접을 수 있는 전자종이 등에도 응용할 수 있다.