[문화뉴스 MHN 권성준기자] 스카치테이프와 샤프심만 가지고 만들어낼 수 있는 꿈의 물질이 있다. 흑연을 이용해 만들기 때문에 그래핀이라는 이름을 가진 탄소의 동소체이다.

탄소 원자는 바깥에 4개의 전자를 가지고 있으며 4개의 전자가 추가로 들어올 수 있다. 그래서 탄소 원자는 마치 레고처럼 다양한 모양으로 쌓을 수가 있는데 이러한 물질들을 동소체라고 부른다.

탄소의 동소체엔 흑연, 다이아몬드 등이 있으며 서로 다른 성질을 가진다. 이 중 그래핀은 흑연의 한 층을 벗겨낸 모습을 하고 있는 탄소의 동소체 중 하나이다.

그래핀은 맨 처음 러시아 출신의 물리학자 안드레 가임(Andre Geim, 1958~)과 콘스탄틴 노보셀로프(Konstantin Novoselov, 1974~)이 스카치테이프에 흑연 덩어리를 붙였다 떼는 방식으로 추출하면서 만들어졌다.

이전까지 이론상으로만 존재하던 그래핀을 만들어낸 이들은 이 공로를 인정받아 2010년 노벨 물리학상을 수상하였다.

그래핀은 그물 같은 구조 덕분에 강철보다 200배 강하고 신축성이 뛰어나며 전기 전도성이 구리의 100배, 열전도성은 12배 정도가 되어 꿈의 물질로 각광받고 있다.

그래핀은 구조의 특성상 원자 한 개 정도의 얇은 두께를 가진다. 그래서 차세대 반도체 소재가 될 뻔했으나 탄소로 이루어졌기 때문에 고체의 띠 틈이 얇으며 이로 인해 작은 전압에서도 전기가 흘러 반도체로선 사용하기 어려운 성질을 가진다.

현재는 얇은 성질을 이용해 디스플레이에 응용하려는 시도가 이루이지고 있다. 그래핀은 탄성이 높아 휘어지는 디스플레이가 될 것으로 기대되고 있다.

또한 높은 전기 전도성을 이용해 전지에 사용되고 있으며 일상에서도 종종 만나볼 수 있다. 바로 높은 열전도성을 이용해 스마트폰용 쿨 패드를 만드는데 사용된다.

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[MHN 과학] 강철보다 200배 강한 꿈의 물질, 그래핀

구리의 100배의 전기 전도성, 12배의 열 전도성
재료의 한계로 반도체에는 사용하기 어려워