[스크랩] 그래핀자료와 기술적분석

.....1946년 세계 최초의 컴퓨터 에니악은 1만8천개의 진공관으로 이루어져 135m제곱의 공간을 차지했지만 현재 휴대용 계산기 수준의 연산만이 가능했다. 이후 실리콘 기반의 트랜지스터가 등장하면서 집적도와 처리속도, 저장용량 면에서 해마다 비약적인 발전이 거듭되어 왔고 인류의 문명을 IT 산업 중심으로 바꾸어 놓았다. 그 중심에는 메모리 분야의 기술을 선도했던 한국의 반도체 산업이 있었고, 지난 20여 년간 국가 성장동력의 핵심적인 역할을 감당해왔다.

그러나 최근 CPU와 메모리의 동작 속도가 큰 변화를 보이지 않고 있는 점에서 볼 수 있듯이 실리콘 소자를 이용한 반도체 기술은 한계점에 도달했다. 그동안 한 발 앞선 기술 개발과 양산을 통해 우위를 점유했던 국내 반도체 업계로서는 기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 기술 개발이 절실한 상황이다. 이를 위해서는 발열량이 작고 전자 이동도가 크면서도 가공이 용이한 대체 물질이 필요하며 그 중 가장 대표적인 후보가 바로 그래핀(graphene)이다......

정재창박사가 반도체 전문가기 때문에 그래핀을 집중적으로 연구한 것은 어쩌면 당연하다고 볼 수 있습니다. 향후 반도체산업의 큰 변화를 가져올 신물질이기 때문에 오랜 기간 연구를 해왔고 그 사실을 잘아는 일본 대기업과 나노학회에서 정박사를 단독으로 초청해서 세미나를 연 것입니다. 그런데 그래핀은 반도체산업뿐 아니라 디스플레이(플렉서블 디스플레이등)산업을 비롯해 거의 모든 전자산업에 큰 변화를 가져올 혁신적인 신물질이기에 우리나라도 향후 대한민국을 먹여살릴 미래 10대 기술로 그래핀을 지목했습니다.

덕산하이메탈은 AMOLED테마로 6개월만에 10배 급등을 했는데 그래핀은 AMOLED와 비교할때 활용도면에서 게임이 안되는 엄청나게 큰 시장이며 그래핀이 본격적으로 등장하면 AMOLED의 활용도 크게 줄어들 것입니다. 정재창박사는 이미 상당한 기술을 확보하고 있는데 일부는 특허를 출원하고 일부는 공개하지 않을 것으로 예상하는데 특허라는게 기술에 대한 권리를 보장받는 장점도 있지만 그것으로 인해서 특허의 소스가 공개되는 단점도 있기 때문입니다. 제가 10루타종목이 될 가능성이 높다고 말씀드리는 것은 개미들을 현혹하기 위함이 아니고 심층분석과 투자경험을 통해 가능성이 높다는 것을 확인했기 때문입니다.

기술적인 분석을 간만에 해드리면 지난주 2600~2700원대까지 단기상승이 나왔을 때는 투자심리가 과열이었지만 눌림목 조정을 거친후 다시 반등을 보인 현재 주가와 지난주 고점주가는 큰 차이가 없지만 절묘하게도 투자심리수치가 아주 낮아졌습니다. 이것이 바로 눌림목조정의 절묘한 효과로 상승과정에서 중간중간 일시적인 조정이 나오는 것은 더 큰 상승으로 가기 위한 기술적 심리적 과열해소와 단타떨구기등 다목적이 있다고 볼 수 있습니다. 이런 일시적인 주가의 상승과 하락의 절묘한 조화를 이해하지 못하는 투자자들은 주가가 일시적인 조정권에 들어서면 성급하게 매도하고 강한 반등이 나올 경우 다시 단기과열권에서 급하게 추격매수함으로 망하는 것입니다.

재료가치가 높기 때문에 향후 큰 수익이 기대되는 종목에 투자할 때는 잔파도는 무시할 수 있는 배짱이 있어야 하는데 그렇기 때문에 대박주는 있지만 개인들중에 대박을 먹는 경우는 극히 드물다고 볼 수 있습니다. 물론 수급이 크게 악화되고 추세가 급격하게 무너지는 종목은 적절한 대응을 해야하지만 일시적인 흔들기를 본격적인 조정으로 오판해서 매번 물량을 털리는 사람이 주식투자로 성공하기란 불가능합니다.

게시판에서 그럴듯하게 글을 쓰는 사람들중 대다수도 실전매매에서는 그런 오판을 해서 매수와 매도를 반복하며 우왕좌왕하는 경우가 많은데 그런 사람들중 체면때문에 그냥 홀딩하는척 하는 경우도 있지만 일부는 극찬티를 하다가 갑자기 심한 안티는 못하지만 부정적인 뉘앙스를 풍기는 글을 올리며 자신의 변경된 포지션을 알려주는 경우도 있고 이미 몇 분들이 그런 행동을 보이고 일부는 사라졌고 일부는 남아 있습니다.

이야기가 조금 옆으로 새었는데 아래글들은 그래핀에 대한 참고자료이니 가벼운 마음으로 시간나실때 읽어보시기 바랍니다.

<최근 그래핀 관련 해외 주요연구개발 현황>

2005년

英 멘체스터大

-스카치 테이프를 이용해 흑연으로부터 단분자층 그래핀 분리

美 컬럼비아大

-AFM 팁 끝에 터닝된 흑연 결정을 부착한 후 기판에 옮김

英 멘체스터大, 美 컬럼비아大

-그래핀 단원자층에서 분수 양자홀 효과 측정

2006년

獨 프리츠하버 연구소

-SiC 기판위 그래핀 합성법 및 성질변환

美 노스웨스턴大

-그래핀 복합재료 합성

英 멘체스터大,美 컬럼비아大

-고자기장하 상온에서 양자홀 효과 측정

英 캠브리지大

-라만 분광법을 이용한 단원자층 분석법 제시

美 UC버클리大

-그래핀 나노 리본이 전기장 하에서 반금속 성질을 보임을 이론적으로 계산

2007

美 컬럼비아大

-전자빔 식각법에 의한 그래핀 나노리본 구조 패터닝

美 노스웨스턴大

-그래핀 산화물의 합성과 분석

美 컬럼비아大

-나노리본 구조의 너비에 따라 반도체 성질을 제어 가능함을 밝힘

和-고등물성연구소

-그래핀을 통한 전자 스핀 수송현상을 측정

美 조지아工大

-그래핀 표면에서 전자의 산란과 간섭을 STM으로 확인

美 UC버클리大

-그래핀 나노 리본의 너비에 따른 반도체성질 변환 예측

英 멘체스터工大

-local gate을 이용한 그래핀 p-n 접합에서의 양자홀 현상을 이론적으로 예측

英 멘체스터大

-그래핀의 가스분자 흡착과 전도도 변화를 이용 고성능 가스센서 제작

美 컬럼비아大

-나노구조와 상부 게이트를 이용한 트랜지스터 제작

英 IBM 외

-그래핀 소재 전계 효과 트랜지스터 시제품 발표

美 코넬大

-그래핀을 이용한 Electromechanical Resonator 제작

2008년

美 스탠포드大

-열처리한 흑연에 초음파를 가함으로써 수십nm 너비의 그래핀 나노리본 제작

美 UCLA 외

-그래핀의 용액상 분산법에 대한 기술 개발

和-Delft 大 외

-두층 그래핀의 전기장에 따른 도체-부도체 성질 제어 효과 측정

美 UC버클리大

-그래핀의 전기장에 따른 광학전이 에너지 변화 측정

佛 CEA 외

-그래핀의 단일 결함에 의한 전자구조 변화 계산

英 멘체스터大

-그래핀 양자점 소자 제작

2009년

韓 성균관大 외

-고품질 그래핀의 대면적 합성

日 AIST

-그래핀 가장자리 미세구조의 전자현미경 분석

美 오하이오大

-suspended 그래핀의 부도체 특성 예측

英 멘체스터大

-그래핀의 수소화 반응을 이용한 소자

美 컬럼비아大

-그래핀 양자 이방구조소자

2009년~2010년

로엔케이 정재창박사?

(홍병희 성균관대학교 화학과 교수의 글 참조)

컴퓨터를 입는다？..꿈의 소재 ‘그래핀’의 위력

1. 우주에서 가장 얇은 물질이지만 가장 강하다. 반도체에 쓰이는 실리콘보다 전자를 100배 이상 빠르게 이동시키고 전선의 주재료인 구리보다는 100배 많은 전류를 흘려보낸다.

2. 다이아몬드와 흑연, 플러린과 탄소나노튜브가 이것의 ‘형제’들이다. 원자번호 6번인 탄소(C)로 구성됐지만 그 구조가 다른 ‘탄소 동소체(同素體)’라고 한다.

이 모든 것은 ‘꿈의 신물질’로 불리는 ‘그래핀(Graphene)’을 설명한 것이다. 고등과학원 계산과학부 손영우 교수는 5일 “그래핀은 지난 2004년 세상 밖으로 나왔다. 얼마 안된 기간에 그래핀에 대한 연구는 전 세계에서 동시다발적으로 진행되고 있다”면서 “탄소나노튜브, 고온초전도체 같은 2차원 신물질, 흑연에 대한 전통적인 연구들이 서로 맞닿아 있는 영역이기 때문”이라며 ‘그래핀이 지닌 폭발성’을 강조했다.

**그래핀을 아시나요**

그래핀은 연필심으로 쓰이는 흑연을 뜻하는 ‘그래파이트(graphite)’와 화학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 뜻하는 ‘∼ene’을 결합해 만든 용어다.

연필심의 원료인 흑연은 탄소를 6각형의 벌집 모양으로 수없이 쌓아올린 3차원 구조로 이뤄졌다. 그래핀은 여기서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것이라고 보면 된다. 2차원 평면 형태를 갖고 있으며 두께는 상상을 초월할 만큼 얇다. 탄소원자 하나의 지름인 0.2나노미터(㎚=10억분의 1m), 즉 100억분의 2m 정도다.

과학자들은 수십년간 2차원 물질을 찾기 위해 노력해 왔다. 그러던 중 지난 2004년 영국 맨체스터대 연구팀이 상온에서 완벽한 2차원 구조의 그래핀을 제작하는 데 성공했다. 놀랍게도 이는 매우 간단한 방법으로 이뤄졌다. 스카치테이프의 접착력을 이용, 흑연에서 그래핀을 떼어낼 수 있었던 것.

이후 우리나라 과학자들도 그래핀 분야에서 괄목할 만한 연구성과를 내고 있다. 미국 컬럼비아대 김필립 교수는 지난 2005년 그래핀을 분리한 후 물리학계의 오랜 숙제인 ‘반정수 양자홀 효과’를 실험으로 증명했다. 또 성균관대 홍병희 교수와 삼성전자종합기술원 최재영 박사팀은 지난 1월 니켈을 촉매로 하고 1000도의 고온에서 메탄과 수소가스를 사용하는 화학증기증착법(CVD)을 통해 가로, 세로 각각 2㎝의 그래핀을 만드는 데 성공했다.

**왜 그래핀인가**

그럼 전 세계 과학자들이 그래핀 연구에 열광하는 이유는 무엇일까. 그 이유는 여러 가지 우수한 성질을 갖고 있는 그래핀의 특징에서 찾을 수 있다. 그래핀은 두께가 0.2㎚로 얇으면서 물리적·화학적 안정성이 높다. 또 상온에서 구리보다 단위면적당 100배 많은 전류를 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있다. 뿐만 아니라 그래핀은 열전도성이 최고라는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 기계적 강도는 강철보다 200배 이상 강하다. 게다가 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다. 미래 기술로 각광받는 휘어지는 디스플레이나 입는 컴퓨터에 적용될 수 있다는 얘기다.

그래핀은 현재 차세대 소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 것으로 평가받고 있다. 그래핀을 원통처럼 말면 탄소나노튜브가 되는데 이 둘은 화학적 성질이 매우 비슷하지만 그래핀은 탄소나노튜브보다 균일한 금속성을 갖고 있어 산업적 응용 가능성이 더 크다.

손 교수는 “아직 그래핀에서 전자의 전도도를 제한하는 근본적인 원리가 규명되지는 않았다. 또 그래핀의 모서리에 대한 원자 수준의 제어 및 그래핀 나노리본 제작 등 많은 숙제가 남아있는 것이 현실”이라고 설명했다.

하지만 그래핀에 대한 연구가 물리학의 영역에서 화학, 재료공학, 전자공학 분야로 빠르게 확장되고 있는 만큼 이런 근본적인 질문들은 곧 해결될 것으로 보인다고 손 교수는 강조했다.

**하나씩 풀리는 그래핀의 비밀**

지난 6월 29일부터 7월 2일까지 고등과학원에선 ‘그래핀 연구의 최근 발전’이란 주제의 국제 학술행사가 열렸다. 전 세계 그래핀 연구의 권위자 28명이 모인 이 학술행사에서 연구자들은 풍성한 최근 연구성과를 공유했다.

일본 NEC전자의 미야모토 박사는 레이저 펄스를 흑연에 쏘아주면 흑연 표면에서 그래핀 단층이 떨어져 나온다는 사실을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인했다고 밝혔다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 징 콩 교수는 “니켈을 촉매로 사용한 CVD를 이용, 지름 10㎝의 그래핀을 합성할 수 있었다. 하지만 그래핀 표면에 쭈글거리는 현상이 나는 문제가 생겼다”고 소개했다.

또 미국 오스틴 텍사스주립대 로드니 루오프 교수는 니켈 대신 구리를 촉매로 사용한 CVD를 해봤더니 단층이 아닌 2층 이상으로 자란 그래핀의 면적이 5% 수준으로 매우 적었다는 연구 결과를 공개했다.

그래핀을 이용한 실험방법에 대한 아이디어도 눈길을 끌었다.

미국 러트거스대 에바 안드레이 교수는 그래핀이 놓이는 기판과 그래핀이 상호작용을 하기 때문에 순수한 그래핀의 특성을 실제 실험에서 얻기 힘들다는 문제점을 개선하는 방법을 내놨다.

안드레이 교수는 기판 표면에 나노 크기의 구멍을 만들어 그라핀을 일종의 ‘공중부양상태’로 만들면 그래핀의 물성에 대한 측정치가 이론과 더욱 잘 맞아떨어진다는 것을 확인했다고 소개했다.

성균관대 홍병희 교수는 “가장 간단하게 응용이 가능한 분야는 터치패널 등에 사용되는 투명전극”이라며 “기존 재료인 산화인듐주석(ITO)은 구부릴 수 없지만 그래핀은 투명도나 전도도가 좋고 항구적으로 쓸 수 있으면서 구부릴 수도 있다”고 말했다.

그는 또 “현재는 ITO에 비해 가격경쟁력이 없지만 플렉서블 전자기기 시장이 형성되면 강력한 대안으로 떠오르며 상용화가 이뤄질 것”이라고 전망했다.

(도움말=고등과학원 우성종 박사)

출처 : 알고살자

글쓴이 : 솔솔사랑 원글보기

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