(사진설명 : 전기 반응성이 기존보다 1000배 뛰어난 산화그래핀 액정재료가 국내 연구진에 의해 개발했다. 사진은 디스플레이 제작에 사용된 전선이 전극 구조의 셀과 조명 위에 장착된 액정 디스플레이 모습. 오른쪽 큰 사진은 전기장을 연결했을 때와 그렇지 않았을 때(작은 사진)의 상태를 보여 준다. 이 디스플레이는 전극 간격이 5㎜로 기존 대비 1000배 정도 넓은 경우에도 20V의 전압으로 구동되는 것을 알 수 있다. 미래창조과학부 제공)

- 마찰력 약화시켜 입자 정렬
- 전기반응성 기존의 1000배
- 디스플레이 등에 응용 가능

국내 연구진이 전기장을 이용, 산화그래핀의 액정(유동적인 액체와 결정 고체의 특성을 동시에 갖는 재료나 물질 상태) 특성을 쉽게 조절할 수 있는 방법을 개발했다. 산화그래핀은 탄소 단일층으로 된 그래핀이 산화된 형태로, 도체와 반도체 등 다양한 특성을 지녀 종이·실 제조 등 응용분야에 대한 연구가 활발하다.

성균관대 전자전기공학부 송장근 교수 연구팀은 산화그래핀 입자들 간 마찰력 때문에 배열 조절이 어려운 것을 알아내고 산화그래핀의 농도를 낮추는 등 마찰력을 약화시키는 방식으로 입자들을 효율적으로 정렬시키는 방법을 만들었다고 30일 밝혔다.

연구팀은 산화그래핀을 이용, 기존 LCD를 구동하는 전기장보다 1000배 약한 전기장으로 구동되는 표시장치를 구현해냈다.

산화그래핀 입자를 전기적으로 배열시켜 빛이 투과되는 정도나 굴절되는 정도가 변하는 특성을 이용하면 LCD처럼 디스플레이 장치나 광셔터 등에 폭넓게 응용할 수 있다. 하지만 전기장으로 산화그래핀 입자 배열을 조절하면 전기분해 현상, 용액이 흐르는 현상, 산화그래핀이 환원되는 현상, 산화그래핀이 전극에 붙어버리는 현상 등 여러 문제들이 발생되는 것으로 알려져 있다.

송 교수는 "이번 연구결과는 새로운 저전압 디스플레이와 같은 광학기기, 정렬된 상태의 특성을 이용하는 기계적, 전기적 소자 등에 사용할 수 있을 것으로 예상된다"고 말했다. 또 기존 액정물질에 비해 1000배 정도 전기반응성을 높여 향후 저전력 광학 및 전기소자 개발에 기여할 것으로 기대된다고 송 교수는 덧붙였다.

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업으로 수행됐다. 또 네이처 머티리얼스지(Nature Materials) 최신 온라인판에 게재됐다.