김태형 교수 연구팀 제조 성공
다양한 분야에서 활용 가능해
김태형 교수(바이오메디컬공학전공) 연구팀이 ‘초균일 산화그래핀 박막 필름’을 세계 최초로 제조하는 데 성공했다. 해당 연구에 김태형 교수와 김철휘 학생(바이오공학전공 박사 3차) 등이 참여했다.
산화그래핀은 현탁액 상에서 불규칙한 모양과 크기를 갖는 다각형 2차원 파편으로 존재한다. 이로 인해 파편을 모아 균일한 두께의 필름을 구성하기 어렵다.
김태형 교수 연구팀은 산화그래핀 현탁액에 전열처리를 통해 커피링 효과가 억제된 필름을 제조했다. 커피링 효과란 사물 표면에 커피 방울을 떨어뜨리면 커피 방울이 증발한 후 방울의 가장자리에만 커피 가루가 쌓이는 것과 같은 효과를 의미한다. 김철휘 학생은 “커피링 효과로 산화그래핀이 유리판 위에서 고르게 코팅되지 않는다”며 “전열처리를 이용해 대류를 빠르게 조절하면 현탁액이 더 빠른 속도로 증발해 가장자리뿐만 아니라 가운데에도 쌓이게 된다”고 설명했다.
여기에 기체 농도와 전력이 제어된 새로운 형태의 산소 플라즈마를 활용해 표면 거칠기를 1나노미터 미만으로 제어했다. 김태형 교수는 “저산소와 저전압 플라즈마를 활용하면 표면에 튀어나온 부분만을 더 많이 깎아 균일하게 표면을 만드는 효과를 얻을 수 있다”고 말했다.
초균일 산화그래핀 박막 필름은 다양한 분야에 활용할 수 있다. 김철휘 학생은 “균일한 산화그래핀은 기체 간섭을 최소한으로 억제해 전체적으로 동일한 투과율을 낼 수 있는 장점이 있다”며 “디스플레이 분야나 연료전지 분야에 사용할 수 있다”고 설명했다. 김태형 교수는 해당 산화그래핀을 에너지 저장 소재와 방열 소재, 암세포 치료 등 다양한 분야에서 활용 가능하다고 전했다.
김태형 교수는 연구의 한계점을 언급하기도 했다. 김태형 교수는 “산화그래핀은 전류가 잘 흐르지 못해 전자 소재로 쓰기에는 일부 한계가 있다”며 “전도성을 회복해 전자 소재로의 가능성을 보기 위한 연구를 진행하고 있다”고 덧붙였다.
김철휘 학생은 이번 연구가 실험 실패에서 비롯됐으며 연구를 하는 데 있어 끈기와 호기심이 필요함을 언급했다. 김철휘 학생은 “언젠가 플라즈마를 처리하던 중 기기가 꺼져 플라즈마가 중단됐다”며 “해당 시료 확인 후 조건을 최적화한다면 평탄화하게 사용할 수 있겠다고 생각했다”고 밝혔다. 이어 “연구가 항상 잘 풀리지는 않는다”며 “실험에 실패하더라도 해당 실험 결과를 더욱더 세밀하게 분석할 수 있는 능력을 함양하면 좋겠다”고 전했다.