나노 新 소재 '그래핀'으로 투명하고 휘어지는 디스플레이 개발
최근 과학기술의 어떤 분야를 막론하고 '나노기술'이 화두다.
나노기술은 초집적화된 광전자시스템을 실현할 수 있는 원천기술이다.
나노미터(10억분의 1m) 크기를 갖는 물질을 나노물질이라고 한다.
나노물질은 성질이 그야말로 무궁무진하다.
투명하고 휘어지는 플렉시블 디스플레이를 가능하게 하는 것도 나노물질이며 물위를 걷게 하고 때가 묻지 않는 생활용품을 만드는 상상도 나노기술의 원리 때문에 가능하다.
고려대학교와 성균관대학교，KAIST 등을 통해 나노물질에 대해 알아보자.
⊙ 나노는 '투명'하다
나노를 알려면 먼저 투명의 개념을 알아야 한다.
투명은 빛과 밀접한 관련이 있다. 빛이 투과할 때 '투명하다'고 말하기 때문이다.
만약 물질에 의해 빛이 반사되거나 흡수되면 그 물질은 불투명한 물질이다.
투명한 물질이라도 물질 표면을 거칠게 하면 표면에서 빛이 산란돼 불투명한 물질이 된다.
두꺼운 금속은 빛이 모두 반사되거나 흡수되므로 불투명한 물질이다.
금속이 햇볕에 노출되면 뜨거워지는 이유는 금속이 빛을 잘 흡수하기 때문이며，반사가 잘 되는 성질을 이용해 거울 대용으로 사용하기도 한다.
그런데 금속도 일정 두께(일명 'skin depth')보다 얇아지면 반투명해진다. 여기서 더 얇아져 두께나 나노미터로 가면 투명한 금속이 된다.
나노물질은 수백m의 가시광선이 투과할 정도로 투명하다. 탄소나노튜브 · 나노와이어 · 나노입자 등 나노물질은 원래 성질이 금속이든 반도체이든 상관없이 나노미터 크기라는 이유로 투명하다.
탄소나노튜브와 나노와이어는 전하 운반자의 이동이 다른 물질에 비해 월등히 빠르다는 점에서 '1차원 물질'이라고 불린다.
따라서 탄소나노튜브와 나노와이어로 만든 나노소자는 초고속 작동 투명전자소자가 된다.
한편 나노입자는 전자와 정공이 매우 효율적으로 재결합해 매우 효과적인 발광소자의 핵심 물질로 사용되는 '0차원 물질'이다.
수년째 저비용 대면적의 플렉시블 광전자소자 연구를 진행하며 국내외에서 뛰어난 연구성과를 내고 있는 김상식 고려대 전기전자전파공학부 교수는 "나노기술로 구현한 광전자시스템은 투명하고 초고속이며 발광으로 정보를 표시한다"며 "나노물질은 물리적으로 초박막이며 플렉시블하므로 미래의 문명기기는 모두 여기에 기반을 둘 것"이라고 설명했다.
⊙ 플렉시블 디스플레이，'그래핀'이 가능하게 할까 단 나노의 원리가 이럴 뿐 플렉시블 디스플레이가 현재 상용화된 것은 아니다.
시제품은 나와 있지만 가격과 공정 문제가 해결되지 않았기 때문이다.
