[신소재의 이해] 그래핀(Graphene)에 관해서

1. 그래핀의 정의

그래핀은 탄소 원자가 2차원 평면상에 육각형의 벌집 모양으로 배열된 단일 원자층의 육각형격 구조를 이루는 결정성 탄소 재료이다. 이 구조는 자연계에서 가장 강한 결합력인 공유 결합에 의해 유지되며, 두께는 오직 한 원자에 불과하여 나노미터 수준의 극히 얇은 막에 해당한다. 그래핀은 2004년 영국의 맨체스터 대학에서 안드레 가임(Andre Geim)과 콘스탄틴 노보셀로프(Konstantin Novoselov)에 의해 최초로 분리되어 발견되었으며, 이들은 이후 노벨 물리학상을 수상하였다. 단일 층 그래핀은 두께가 0.34 나노미터로, 종이 한 장(약 100마이크로미터)의 300,000분의 1에 불과한 얇이 두께를 자랑한다. 그래핀은 뛰어난 전기 전도성, 열 전도성, 뛰어난 기계적 강도와 유연성을 가지고 있어 신소재 개발에 중요한 역할을 하고 있다. 전기 전도도는 은보다 높고, 열 전도도는 구리와 비슷하며, 강도는 강철보다 100배 이상 강하다는 통계자료도 존재한다. 또한, 투명도가 높아 97% 이상의 빛 투과율을 보여 디스플레이 및 태양광 발전 분야에서 활용 가능성이 크다. 이런 특성들로 인해 그래핀은 차세대 전자기기, 에너지 저장장치, 복합소재, 센…