'꿈의 신소재' 그래핀, 탄성률 강철의 120배 확인

정현식 서강대 교수

아주경제 권석림 기자= ‘꿈의 신소재’로 불리는 탄소 형태인 그래핀(graphene)의 탄성률(elastic modulus)이 지금까지 알려진 것의 2배 이상이며 강철의 120배에 달하는 것으로 조사됐다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 정현식 서강대 물리학과 교수팀이 26일 그래핀을 풍선처럼 부풀려 늘어난 정도를 정밀하게 측정한 결과 그래핀의 탄성률이 2.4테라파스칼(TPa·1Pa은 1㎡의 면적에 1N의 힘이 가해질 때의 압력)이라는 사실을 규명했다고 26일 밝혔다.

그간 그래핀의 탄성률은 강철이나 탄소섬유강화 플라스틱보다 50배 큰 약 1TPa 수준인 것으로 알려져 왔다.

연구팀은 라만분광법(Raman spectroscopy)이라는 측정 방법으로 그래핀이 늘어난 정도를 분석해 그래핀의 정확한 탄성률을 구하는데 성공했다.

실리콘 기판 위에 둥근 우물 모양의 구멍을 판 뒤 그래핀으로 구멍을 덮는 방법으로 흑연(graphite)의 적층 구조로부터 그래핀 층을 분리하고 깨끗한 시료를 만들었다.

이 시료를 진공 상태의 구멍에 넣으면 우물 안에 갇힌 공기의 압력과 바깥의 압력 차에 의해 그래핀이 늘어나면서 부풀게 되는데, 그 정도를 측정해 탄성률을 계산했다.

정 교수는 “그래핀의 탄성률이 정확하게 측정됨에 따라 그래핀 복합소재를 이용한 구조물을 설계하는데 중요한 정보를 확보하게 됐다”며 “항공기· 고속철도 등의 연료효율이나 안정성을 획기적으로 높일 수 있을 것”이라고 말했다.