한국연구재단은 신라대 안성일 교수·한국산업기술대 이성의 교수·아주대 김승윤 박사·나노융합기술원 최경근 박사 공동 연구팀이 신소재인 그래핀을 이용해 진공압력을 측정할 수 있는 기술을 개발했다고 29일밝혔다.
그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 탄소나노물질로, 기계적 강도와 전기전도도가 높아 반도체 분야 '꿈의 신소재'라 불린다.
진공기술은 표면과학, 박막제조기술, 우주과학, 재료과학 등 자연과학과 공학계열 대부분의 연구개발·산업 분야에 활용된다.
진공 압력 측정을 위해 진공 중 기체분자에 의한 열전도, 이온화된 기체분자에의한 전류를 측정하는 기술이 쓰인다.
하지만 기존 센서는 측정 오차가 10%에서 최대 30%에 달하는 등 큰 데다, 한 개의 센서로 평상시 압력에서 높은 진공까지의 압력을 측정하지 못한다는 단점이 있다.
또 복잡하고 규모가 큰 시스템으로 돼 있어, 미세한 저항·전류 값의 변화를 감지하기 어려웠다.
연구팀은 기체 분자의 양에 따라 그래핀 막 안에 존재하는 그래핀 조각 간 간격이 반데르발스 인력(1나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 이하 거리의 원자·분자 간에 발생하는 인력)에 의해 변화한다는 것을 밝혀냈다.
또 기체분자의 양이 전기 전도도와 비례한다는 사실을 확인했다.
이 같은 원리를 이용해 개발한 진공압력 센서는 상압에서 고진공까지 정밀한 진공 측정이 가능하며, 매우 얇은 그래핀 막을 이용하기 때문에 센서를 초소형화할 수있다.
안성일 교수는 "앞으로 3년 이내에 상용화될 것으로 보고 있으며, 3조원 가량세계 시장에서 수입 대체 효과를 거둘 수 있을 것"이라며 "진공을 이용한 생산기술분야, 우주개발에 필요한 진공센서 기술 등에 적용할 수 있다"고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 일반연구지원사업(교육부 소관사업)의 지원을 받았다. 연구 성과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'(Scientific Report) 15일 자에실렸다.
jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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