국내 연구팀, 이온 100배 빨리 수송하는 그래핀 나노채널 구현

한창수 고려대 교수[사진= 미래부]

아주경제 권지예 기자 = 미래창조과학부는 한창수 고려대학교 교수 연구팀이 5nm이하의 그래핀 나노채널에서 이온유체가 100배 빨리 지나간다는 사실을 처음으로 발견했다고 23일 밝혔다.

100nm이하의 나노채널에서는 마이크로 크기의 채널에서 볼 수 없는 이온의 중첩과 분리, 유체 및 이온의 고속 이송 등 특이한 현상이 발생해 수처리 멤브레인, 이온 필터, 배터리, 센서 등에 활용이 가능하나, 현재, 제작되는 나노채널은 유속이 느리다는 문제점을 가지고 있다.

이번 연구에서는 대량 생산이 가능한 화학기상증착법으로 다양한 크기 및 대면적 사이즈의 그래핀 나노채널을 제작해 기존 나노채널에서 보다 약 115배 이상 빠른 이온 이송도를 구현했다. 특히 5nm 사이즈 이하의 나노채널에서는 이온선택성(ion selectivity)에 의하여 특정 이온만 채널을 통과할 수 있게 되며, 그래핀의 고유한 특성으로 전기삼투 유동 현상이 매우 크게 극대화 되는 것으로 분석됐다.

고속 유동의 가능성을 발견함으로써, 향후 그래핀 나노채널을 활용하여 해수 담수화, 에너지 하베스팅, 생체 이온 채널 모사, 신개념 이온 트랜지스터 등의 분야에서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.

한창수 교수는 “이번 연구는 새로운 형태의 그래핀 기반 나노채널로써 에너지 하베스팅, 해수 담수화, 가스 및 이온 필터와 센서, 트랜지스터 등 다양한 산업분야에 사용되는 소자 성능을 획기적으로 향상시키는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.