'꿈의 신소재' 그래핀 - 문돌이도 주목해야 하는 이유
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하루 IT
국내 연구진 '꿈의 소재' 3차원 그래핀 합성법 개발
요약: 기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단 유룡 단장(카이스트 화학과 교수)과 김경수 연구위원은 29일 “다공성 물질인 제올라이트에 란타늄 촉매를 합성해 ‘꿈의 소재’로 불리는 3차원 그래핀을 합성하는 데 성공했다”고 밝혔다. 연구 결과는 세계 유명 과학 저널 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다. 그래핀은 탄소원자(C)가 한 층으로 배열된 얇은 막이다. 두께가 0.2 나노미터(10억 분의 1m) 정도로 얇고 투명하지만 강철보다 강도가 200배 이상 강하다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체 재료인 실리콘보다 전자의 이동성이 100배 이상 빠르다. 2010년에는 영국 과학자들이 그래핀을 발견한 공로로 노벨물리학상을 받기도 했다. 연구진은 3차원 그래핀을 전지에 넣어 시험해 본 결과 기존 전지와 비교해 전류의 밀도가 3배 높아진다는 사실을 확인했다. 유 단장은 “3차원 그래핀 제작에 활용된 제올라이트가 1㎏당 2달러(약 2300원)로 매우 저렴하고 제조 방법도 단순해 머지않아 제품을 양산할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
금광을 찾아 모든 사람들이 서부로 달려갔던 것처럼, 전 세계의 대기업과 스타트업들이 그래핀을 만들기 위해 총력을 기울이고 있다. 과연 첫 번째로 상용화란 골대에 터치다운하여 부를 가져가는 사람들은 누가 될 것인가. 현재 사용되고 있는 소재들을 압도할만한 성능을 가진 '꿈의 신소재' 그래핀은 90년도에 처음 발견되었다. 왜 이것을 꿈의 신소재라고 부르는지 찾아보니 진짜 얇고(원자 하나의 두께), 지인짜 단단하고(철보다 100배 단단), 지이인짜 열전도율이 좋다(현존하는 어느 물질보다)고 한다. 무엇보다 꿈이라는 글자가 잘 어울리는 이유는 그래핀의 가격이다. 2013년까지는 1mm를 만드는데 1000달러가 발생한다고 했는데, 요즘은 기술이 발전해서 1제곱미터를 만드는데 10만 달러 밖에(?) 들지 않는다고 한다. 하하
기사만 봐서는 그래핀이 정말 꿈의 소재 같다. 보급화 된다면 아이언맨 슈트도 만들 수 있고(아 그러면 아이언맨이 아닌 그래핀맨이 되려나), 캡틴 아메리카의 방패(마블 만화에만 존재하는 최고의 광물인 비브라늄으로 만들어 절대 깨지지 않는)도 만들 수 있으려나
현재까지는 2차원 수준의 그래핀만 만들 수 있어서 산업에 상용화될 수 없는 수준이었다. 실제 제품에 적용하기 위해서는 3차원 개발이 필수적이기 때문이다. 3차원 그래핀 합성에 성공하면 노벨상을 탈 것이라는 말이 나올 만큼 모두가 기다리고, 또 어려웠던 일을 국내 연구진이 해냈다고 한다. 그래핀이 어떤 특성을 가졌고 미래에 어떤 변화를 가져다줄지 알아보기 위해 검색해보던 중 정리가 잘 된 글을 찾아서 공유하려 한다. 출처는 CPI blog 'Insight'이고 원 제목은 '13 Amazing Applications for Graphene'이다.
원문: https://www.uk-cpi.com/blog/13-graphene-applications-that-will-transform-your-future
(이하는 간단한 해석이고 오역이 있을 수 있으니 자세하게 알고 싶으시면 원문을..)
1. 깨지지 않는 스마트폰
미래에는 터치스크린이 유리에서 플라스틱으로 바뀔 것이고, 그래핀은 스마트폰 산업을 혁신적으로 변화시켜서 당신이 스크린을 교체할 일이 없도록 만들 것이다.
2. 웨어러블 산업
그래핀으로 만들어진 스마트워치가 나오면 현재의 아이워치가 눈에 들어오지 않을 만큼 매력적일 것이다. 이것은 절대 깨지지 않고 엄청나게 유연할 것이다.
3. 스포츠 용품
4. 고속 충전 배터리
5초 안에 당신의 스마트폰이 충전된다고 하면 믿을 것인가? UCLA 연구원들이 그래핀을 이용하여 그 일을 해냈다!
5. 방사능 폐기물 처리
Rice Univ, Lomonosov Moscow State Univ는 그래핀이 방사능 물질을 빠르고 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 입증했다. 이는 후쿠시마 원전 같은 재앙을 처리하는데 효과적일 것이다.
6. 바닷물도 마실 수 있다(Drinkable Salt Water)
지구 상에 존재하는 물 중 마실 수 있는 물은 3%에 불과하고, 그중 대부분은 빙하이다. 바닷물을 마실 수 있다면 인류의 갈증은 해소될 것인데 바닷물을 마시는 것은 좋은 선택이 아니다. 록히드 마틴은 그래핀을 이용하여 막을 만들면 그래핀이 가진 특성( 물을 제외한 모든
7. 고성능 방탄조끼
그래핀 보급이 상용화되면 미래의 경찰관과 소방관들은 그래핀으로 만든 방탄조끼를 입게 될 것이다. 뿐만 아니라 전쟁에 나서는 군인들은 전신을 그래핀으로 감싼, 마치 로보캅같은 슈트를 입고 전쟁을 수행하는 날이 올 것이다.
8. 오래 지속되는 산업용 윤활유
일반 윤활유는 현재 공정에서 1000번 정도 지속되는데, 공정 용품에 극소량의 그래핀만 섞어줘도 효율성이 6.5배 향상된다고 한다.
9. 구부러지는 배터리
딱딱하고 밋밋한 배터리는 안녕. 미래의 배터리는 그래핀으로 인해 구부러진 모양을 띄게 될 것이다. 이로 인해 미래 산업디자인은 완전히 바뀌게 된다.
10. 컴퓨터 칩
2014년에 IBM은 그래핀 칩이 보통의 컴퓨터 칩과 비교해 10,000배 빠른 성능을 보여준다고 밝혔다. 물론 그래핀의 보급화와 합리적인 가격대 형성 등 넘어야 할 장애물이 많지만, 언젠가는 이루어져야 할 일이다.
11. 의료 혁신
미래 의료에는 그래핀이 쓰일 수 있는 곳이 너무나도 많다. 그래핀을 이용하여 신경계의 인공 이식물을 직접 연결할 수도 있다.
12. 전기차 혁명
그래핀으로 만든 막은 현재의 연료전지가 전기를 만드는데 드는 효율성을 비약적으로 상승시킨다. 연료 전지가 갖고 있는 문제는 연료 누수였는데, 그래핀 막은 이 문제를 완벽히 해결해 줄 것이다.
13. 태양광 산업
태양 전지가 비싼 이유는 그 속에 들어가는 백금 때문이었는데, 미시건 대학교의 교수가 이 문제를 그래핀을 이용하여 해결할 수 있다고 밝혔다. 그래핀을 이용하여 태양 전지를 만든다면 기존 제품보다 가격은 내려가고, 성능은 좋아질 것이라고 한다.
먼저 말하자면 나는 그래핀에 관련하여 어떠한 과학적 지식도 없는 문과 사람이다. 때문에 앞서 적은 내 글에서 잘못된 점, 설명이 충분하지 않은 점이 많을 것 같아 문송하다. 꼭 문과여서가 아니라 나도 그래핀에 대해 자세히 알고 싶은 마음이 없었다. 조사를 통해 미래를 혁신적으로 바꿔줄 소재라는 것을 알게 된 지금도 그리 흥미가 생기지 않는다. 그럼에도 억지로 받아들이고 배우려는 이유는 감(感)을 만들고 싶어서이다. (처음에는 감을 잃지 않기 위해서라고 썼는데, 잃을 감이 없다는 것을 깨닫고는 다시 썼다....)
새로운 기회는 언제나 새로운 기술과 함께 찾아온다. 그 기회라는 것이 새로운 기술을 만든 사람에게 우선적으로 주어지긴 하지만, 혁신이 만들어내는 부가가치는 특정 개인이나 집단이 독차지하기에는 너무 크기 때문에 그 속에는 항상 비비고 들어갈 여지가 있다. 속된 말로 눈치를 잘 보고 있으면 돈을 벌 기회가 생긴다는 것이다. 신기술이 막혀있던 둑을 터트리면 그곳으로 모이는 물줄기가 워낙 크기 때문에, 근처에 서있기만 해도 내 한 몸 흠뻑 적실 정도의 돈 세례를 받을 수 있다. 마른 오아시스에서 죽을힘을 다해 땅을 파는 것보다 폭포 옆에서 입을 벌리고 있는 게 더 효율적이라는 이야기이다. 인터넷과 PC의 발전을 이끌어가면서 마이크로소프트, 구글, 페이스북은 천문학적인 돈을 벌었지만, 단지 그 흐름에 몸을 맡겨서 돈을 번 직업들도 많이 있다. 인터넷 강사, 아프리카 bj, 파워블로거 등이 그렇다. 전에 없던 기술은 전에 없던 산업을 만들어낸다. 남의 기회가 아닌 나의 기회로 여기고 늘 관찰하는 습관을 가져야겠다.
그래핀에 주목하는 이유는 반드시 사업을 위한 것은 아니다. 그래핀뿐만이 아닌 다른 신기술을 대하는 내 태도를 바로잡기 위해서이다. 그동안의 삶이 별다른 의식 없이도 최신 기술을 습득하며 성장해온 시간이라면, 앞으로의 삶은 내가 직접 찾아다니고 조사해야 그나마 다음 세대들과의 폭을 좁히며 살아갈 수 있는 시간이다. 이제 그런 시기가 온 것이다. 그런 의미에서 90% 내 공부를 위해 쓴 오늘의 포스팅을 마친다.
