[생글기자 코너] 미래산업의 핵심소재로 주목받는 '그래핀'

그래핀이란 탄소들이 육각형 벌집 모양으로 배열되어 있는
0.2㎚의 하나의 층이다. 누구나 연필과 스카치테이프만 있으면
그래핀을 추출해낼 수 있다는 사실이 매우 흥미롭다.

최근 들어 신소재에 관한 관심도가 높아지고 있다. 미국 서부개척 시대 캘리포니아에는 골드러시가 있었다면, 현재 21세기에서는 금보다 더 활용도가 높은 ‘검은 금’을 채굴하기 위한 열풍이 불고 있다. 당신은 과학자이다, 무장괴한에게 잡힌 당신은 어딘가 모를 연구실에 잡혀 들어갔다. 괴한은 당신에게 “철보다 200배 강하고, 상온에서 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하며, 투명하고, 신축성이 좋으며, 규소보다 전자의 이동 속력이 100배 빠르며, 다이아몬드보다 열 전도성이 높은 세상에서 가장 얇은 물질을 만들어내!!”라고 윽박지른다.

다행스럽게도 2004년, 맨체스터대학교의 가임과 노보셀로프의 발견은 새로운 시대의 개막을 알렸으며, 괴한이 준 과제에 대한 해답을 찾았다. 그들이 발견한 것은 바로 꿈의 신소재라 불리는 그래핀이다. 그들이 그래핀을 발견한 방법은 놀랄 만큼 간단했다. 바로 상온에서 투명 테이프를 이용하여 흑연에서 그래핀을 추출해낸 것이다. 이들은 그 공로를 인정받아 6년 뒤인 2010년 노벨물리학상을 받았다. 과연 전 세계인이 열광하는 그래핀(Graphene)은 무엇일까? 그래핀이란 탄소들이 육각형 벌집 모양으로 배열되어 있는 0.2㎚의 하나의 층이다. 누구나 연필과 스카치테이프만 있으면 그래핀을 추출해낼 수 있다는 사실이 매우 흥미롭다. 물론 스카치테이프에서 그래핀을 떼어내 활용하는 것은 또 다른 문제이며, 그 비용은 상용화될 수 있는 단계까진 아니지만 말이다.

사람들이 이토록 그래핀에 열광하는 이유가 무엇일까? 그것은 바로 그래핀의 엄청난 잠재적 가치 때문이다. 그래핀으로는 거의 모든 것이 가능하다 해도 과언이 아닐 것이다. 앞서 언급했던 그래핀의 초경량 고효율적인 특성 때문에 공상과학 영화 속에서나 볼 수 있던 달까지 가는 엘리베이터, 방탄이 되는 의복, 휘어지는 디스플레이(Flexible Display), 초고효율 배터리, 초소형 반도체 등 거짓말을 보태지 않아도 놀라운 일들이 가능해 보인다. 그러나 2004년 발견된 이후로 우리가 이런 것들을 볼 수 없는 까닭은, 그래핀을 생산하는 데 드는 천문학적인 비용과 그 그래핀을 활용하는 방법이다. 탄소 원자 한 층으로 이루어진 그래핀을 쌓아 올려 일상생활에 쓸 수 있는 정도의 물체를 만들려면 0.2㎚의 그래핀을 무수히 많이 쌓아 올려야 한다. 그래핀을 층층이 쌓으면 우리가 평소에 흔히 쓰는 연필심, 즉 흑연이 된다. 그래핀은 아직 분말 형태로 탄소섬유 제품들에 함유되어 사용되고 있다. 그래핀의 다양한 상용화는 아직도 길이 멀지만 미래산업의 핵심 소재로 그 쓰임은 무궁히 커질 것이다.

장재원 생글기자(경북외고 2년) ultrajjw@gmail.com