한국표준과학연구원(원장 강대임) 배명호 박사가 포함된 연구팀이 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀(graphene) 열전도율 제어에 성공해 주목받고 있다.

표준연은 8일 "양자측정센터 배명호 박사가 포함된 미국 일리노이주립대 연구팀이 그래핀 열전도율을 제어할 수 있다는 결과를 발표했다"고 밝혔다.

연구결과는 최근 Nature Communications에 게재됐으며, 배 박사는 제1저자로 참여했다.

그래핀은 탄소원자들이 벌집처럼 육각형으로 연결된 얇은 판 형태의 물질로 뛰어난 열전도율, 전기전도율은 물론 탄성을 유지해 디스플레이, 전자종이 등 전자정보산업의 차세대 신소재로 각광받고 있다.

연구팀은 그래핀의 두께가 0.35nm로 매우 얇기 때문에 열·전기전도율 등 고유한 특성들이 주변 환경에 따라 민감하게 변할 수 있다는 것을 이용, 그래핀의 폭을 조절함으로써 열전도율 제어가 가능하다는 것을 입증했다.

그래핀 열전도율은 열을 전달하는 매개체인 포논(열적진동)이 고온에서 저온으로 얼마나 빨리 이동했느냐에 따라 결정된다. 이때 그래핀 폭을 좁게 하면 포논이 이동하면서 그래핀의 테두리에 충돌하는 횟수가 늘어나 열전도율은 더욱 낮아진다.

동일한 수의 차량들이 4차선의 넓은 도로와 폭이 좁은 시골길에서 이동할 때 속도 차이가 나는 것과 비슷한 원리다.

연구팀은 기판 위의 그래핀 폭을 300nm에서 65nm로 줄여 측정한 결과, 일반적으로 알려진 값보다 열전도율이 수십 배 이상 감소하는 것을 발견했다.

배명호 박사는 열을 보관해야 하는 단열재나 버려지는 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 열전발전기 등을 예로 들고 “그래핀의 열전도율 제어가 가능함에 따라 이에 대한 활용도는 획기적으로 넓어질 수 있다”고 말했다.