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‘꿈의 소재’ 그래핀이 바꾸는 세상

‘꿈의 소재’ 그래핀이 바꾸는 세상

세상에서 가장 얇지만 가장 강한 소재로 말고 접는 스크린, 몇 초 만에 충전되는 배터리, 인공 신경조직, 암세포 킬러 등 만들 수 있어
그래핀은 2004년 영국 맨체스터대학 과학자들이 처음 추출해냈다. 그들은 흑연 조각을 반복적으로 떼어내 세계 최초로 원자 하나 두께의 얇은 2차원 소재를 만들어냈다.

그래핀에는 많은 특성이 있지만 무엇보다도 대단히 가벼우면서도 강철의 약 200배 강도를 지닌다. 열과 전기 전도 효율이 대단히 뛰어나며 고도의 탄력을 지닌다. 그런 까닭에 실생활 응용 잠재력 면에서 과학자들의 큰 관심을 모은다.

그래핀으로 세상을 바꿀 수 있는 15가지 방법을 인포그래픽으로 살펴본다.
- 해나 오스본 아이비타임즈 기자
 [박스기사] 누에가 그래핀을 만나면? - 그래핀 용액 입힌 뽕잎 먹인 뒤 2배 강도의 실크 추출해
탄소강화 실크는 착용형 전자기기, 내구재 섬유, 생분해성 의료 임플란트 등에 응용 가능하다.
누에한테 ‘기적의 소재’ 그래핀을 먹였더니 일반 실크 2배 강도의 탄소 강화 실크가 추출됐다.

중국 베이징의 칭화대학 연구팀은 그래핀 넣은 용액을 뽕잎에 입혀 누에에게 먹이는 방법으로 그런 소재를 개발했다. 이렇게 개발된 소재는 착용형 전자기기, 내구재 섬유, 생분해성 의료 임플란트 등에 응용 가능하다.

학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 발표된 논문에서 연구팀은 이렇게 설명했다. “누에 비단은 뛰어난 기계적 특성과 윤기 나는 외양 때문에 섬유업계뿐 아니라 학계에서도 크게 주목 받는다. 더 강하고 튼튼한 실크의 개발 가능성이 특히 연구계의 관심을 끈다. 우리는 누에에게 단층의 탄소 나노튜브와 그래핀을 먹여 기계적으로 강화된 실크를 직접 얻어냈다. 분석 결과 먹이로 준 탄소 나노소재 중 일부가 추출된 섬유에 섞여 들어갔다.”

연구에 참여하지 않은 다른 과학자들에 따르면 연구 결과는 그 초강력 소재의 생산 규모를 확대할 수 있음을 말해준다. 중국동화대학 재료공학자 장야오펑 교수는 이 방법은 “고강도 실크 섬유를 대규모로 생산하는 지름길”을 제시했다고 미국 업계 전문지(Chemical and Engineering News)에 말했다.

2004년 영국 맨체스터대학 실험실에서 처음 개발된 그래핀은 탁월한 특성과 막대한 잠재력으로 주목받았다. 원자 1개 두께의 이 소재는 벌집 격자 구조의 탄소 원자들로 이뤄지며 강철보다 200배 강하고 구리보다 전도성이 뛰어나며 고무 같은 탄력을 지닌다.

이런 특성에 기초해 실내 태양광 전지로부터 당뇨의 검사와 치료 기능을 가진 ‘문신’까지 잠재적으로 온갖 혁신적 기기를 개발할 수 있다.

영국 서리대학의 그래핀 전문가인 라비 실바 교수는 지난해 뉴스위크 인터뷰에서 “사람들은 오래 전부터 그래핀을 주류 사회에 널리 응용하는 방안을 모색해 왔다”며 “이제 마침내 이런 응용이 실현되는 단계에 이르렀다”고 말했다.

- 앤서니 커스버트슨 뉴스위크 기자

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