'꿈의 소재' 그래핀 넘는 신소재 나왔다

백종범 울산과기대 교수팀
새로운 2차원 구조체 개발

국내 연구진이 꿈의 소재로 불리는 그래핀보다 전기적 특성이 우수한 소재를 개발했다.

백종범 울산과기대(UNIST) 에너지·화학공학부 교수 연구팀은 8일 벤젠화합물 두 가지를 이용해 새로운 2차원 구조체를 합성하는 데 성공했다고 발표했다.

반도체 소재로 이용하는 실리콘은 현재 10나노미터(㎚·10억분의 1m) 공정까지 발전하면서 더 미세한 공정을 개발하는 데 어려움을 겪고 있다. 그래핀은 전기 전도도가 뛰어나 실리콘을 대체할 후보 물질로 꼽힌다. 하지만 전류 흐름을 제어하기 쉽지 않아 응용에 한계가 많았다.

연구팀은 탄소 원자 6개가 정육각형으로 결합한 벤젠고리를 갖춘 화합물을 합성해 새로운 구조체를 제작했다. 탄소와 질소가 일정한 비율로 결합, 벤젠고리가 육각형을 이루는 결정 구조다. 그래핀과 달리 띠 간격(전자가 존재하지 않는 영역)이 있어 전류를 좀 더 쉽게 제어할 수 있는 것으로 확인됐다. 반도체 성능 평가에서는 실리콘 반도체보다 100배 뛰어난 점멸비를 보였다. 점멸비는 반도체 소자에 흐르는 전류량의 비율이다. 점멸비가 클수록 제어하기 쉬워 우수한 반도체 성능을 가진다. 백 교수는 “새로운 2차원 구조체는 전기적 성질이 꿈의 물질로 불리는 그래핀보다 우수한 것으로 나타났다”며 “반도체 소재, 에너지 변환 및 저장 소재, 촉매, 바이오 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com