교과부는 장석태 중앙대 화학신소재공학부 교수팀이 적은 양의 그래핀 용액을 이용해 두께 1나노미터(㎚·10억분의 1m), 면적 11인치 정도의 얇고 넓은 투명 필름을 제작하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

그래핀은 2차원의 탄소 나노 구조체로 실리콘보다 100배 빠르게 전자를 이동시키고 강도는 강철의 200배에 이른다. 하지만 유연성도 있고 입사하는 빛의 97.7%를 투과시킨다.

최근에는 이 그래핀을 물에 분산시켜 용액을 만들고 이를 원하는 기판에 코팅, 플렉시블 디스플레이나 투명전극, 고감도 센서 등을 개발한다.

이 과정에서 그래핀 용액을 기판에 고르게 코팅하는 게 중요하다. 그동안은 그래핀 용액이 많이 쓰이고 시간도 오래 걸리는 스핀코팅, 스프레이코팅, 진공여과법, 다층박막적층법 등이 사용됐다.

장 교수팀의 신기술은 코팅에 사용되는 그래핀 용액의 양을 기존의 만분의 1 수준으로 크게 줄이고, 전처리 과정을 없애 소요 시간도 단축했다. 이 기술에는 액체 표면이 유리관벽에 닿을 때 계면장력에 의해 오목하거나 볼록한 곡면을 형성하는 원리가 활용됐다.

장석태 교수는 “유리 증착판의 왕복 횟수, 이동 속도, 그래핀 용액의 농도, 두 기판 사이의 각도에 따라 투명 필름의 두께를 정확히 조절할 수 있다”며 “그래핀 용액 사용량이 적고 과정이 간단한 것이 특징”이라고 말했다.

장 교수팀이 개발한 MDD(meniscus-dragging deposition) 코팅 기술은 재료분야의 권위지인 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리(Journal of Materials Chemistry)’ 16일자 온라인 속보로 게재됐다.