서강대학교(총장 유기풍)는 화공생명공학과 문준혁 교수팀이 반도체 공정에 사용되는 리소그래피 기술을 통해 3차원 네트워크 구조를 갖는 카본 소재 합성 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
연구결과는 네이처 출판 그룹 저널인 ‘사이언티픽 리포트’ 12월 18일자 온라인 판에 게재됐다.
연구팀은 레이저를 활용한 리소그래피를 통해 고분자 패턴을 제작하고, 고온에서 탄화하는 방법으로 3차원 카본 패턴 소재를 제작했다. 고분자 고온 탄화에 의한 카본 소재 제작은 잘 알려진 방법이나, 미세패턴 탄화에 적용하면 미세패턴의 높은 표면에너지로 인해 패턴형태 유지가 어려운 문제점이 있었다.
연구팀은 미세패턴이 공기 중이 아닌 용액과 접촉을 하면 패턴의 표면에너지를 낮출 수 있다는 점에 착안해 미세패턴을 단단하게 제작하고, 이를 통해 3차원 패턴이 잘 유지된 카본 소재를 제작했다. 또 3차원 카본 소재를 수퍼캐패시터 전극으로 적용했으며, 기존 CNT와 같은 카본 소재 대비 우수한 전기용량 구현이 가능함도 확인했다.
문준혁 교수는 “에너지 저장 소자에 적용되는 기존 카본 소재는 주로 화학적 방법으로 제조됐으나 이번 연구는 반도체를 제작 공정을 통해 제작했다는 데 의의가 있다”며 “이 기술은 예를 들어 정밀한 반도체 공정을 이용해 리튬전지와 같은 에너지 저장소자를 제작할 수 있으므로 초소형, 초박형 웨어러블 디바이스 제작에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구는 삼성전자 미래기술육성사업의 지원으로 수행됐다. 연구팀은 문준혁 교수(교신저자), 강다영(제1저자, 박사과정), 김철호(박사과정), 박규림(석사과정)으로 구성됐다.
김명희기자 noprint@etnews.com
