안녕하세요! 영영입니다.
코시국인 지금, 그래핀이라는 이름을 한번쯤은 들어보셨을 텐데요~
그 이름을 들어보지 못했어도 이미 실생활에서 그래핀은 여러 용도로 쓰이고 있습니다.
그래서 이번엔 그래핀에 대해서 간단히 알아보고자 합니다!
1. 그래핀이 뭐야?
쉽게 말하자면 흑연(탄소)을 한 겹의 원자 단위로 나누었을 때의 구조를 그래핀이라고 합니다.
더 간단히 말하면 '흑연의 한 층' 이라고 할 수 있습니다.
즉 그래핀을 많이 쌓고 쌓으면 흑연이 되는 것입니다.
그래핀의 두께는 하나의 원자층이기 때문에 0.2 나노미터 [nm] 정도입니다.
그래핀 50억 개를 일렬로 세워야 1 미터 [m] 가 됩니다. 엄청나게 얇지요? ㅎㅎ
추가 개념으로 그래핀을 원기둥 모양으로 말면 1차원 탄소 나노튜브가 되며, 축구공 모양으로 말면 풀러렌이 됩니다.
아래는 그래핀의 사전적 정의입니다.
그래핀은 탄소의 동소체 중 하나이며 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조이다.
각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 모양이다.
이 모양을 벌집구조(honeycomb structure) 또는 벌집 격자(honeycomb lattice)라고 부르기도 한다.
2. 그래핀의 성질은?
그래핀의 성질들은 무엇이 있을까요?
1) 얇고 가벼우면서 내구성이 좋다.
하나의 원자층으로 구성된 그래핀이기에 매우 얇고 가볍습니다.
그리고 그래핀은 인류가 발견한 물질들 중에서도
내구성이 좋다 할 수 있는 물질 중 하나입니다.
2) 열 전도력과 전기 전도력이 높다.
그래핀의 열전도도 : 5300 [W/m·K] (구리의 10배)
그래핀의 전기전도도 : 10^7 ~ 10^8 [S/m] (구리의 100배)
3) 신축성이 뛰어나다. = 유연하다.
4) 투명하다. 투과성이 좋다.
가시광선의 95 [%] 이상을 투과하여 그래핀은 투명에 가깝습니다.
3. 그래핀의 구조는?
1번에서도 그래핀 구조에 관해서 간단하게 설명하였습니다. (그래핀이 구조 그 자체)
탄소 원자들이 육각형의 벌집 모양으로 서로 연결되어 2차원 평면 구조를 이루는 고분자 탄소 동소체입니다.
그래핀 하나는 2차원 구조입니다만, 실제로 쓰이는 그래핀은 많은 그래핀들이 차곡차곡 쌓인 형태로 존재합니다.
4. 그래핀의 용도는?
그래핀의 성질을 보면 마치 모든 곳에 쓰여도 될 것 같아 보입니다.
이러한 그래핀의 응용분야, 용도는 과연 무엇이 있을까요?
우선, 비행기나 자동차, 건축자재 등에 사용됩니다.
외벽의 견고함과 차체 경량을 위해 프레임에 그래핀이 쓰일 수 있고
내부에 있는 전자 부품에도 그래핀이 들어갑니다.
그래핀의 강도로 섬유를 만든 탄소 섬유
그래핀의 강도로 섬유를 만든다면
가볍고 안전한 전투복과 방탄복을 만들 수 있다는 점에서
탄소 섬유가 주목받고 있습니다.
높은 전기적 특성을 활용한 초고속 반도체 투명한 전극을 활용한 유연한 디스플레이,
디스플레이만으로 작동하는 컴퓨터, 높은 전도도를 이용한 고효율 태양전지 등에도 사용됩니다.
특히 구부릴 수 있는 유연한 특징 때문에
휘는 디스플레이를 활용하여
전자 종이나 손목에 차는 컴퓨터 등 미래의 신기술로도 활용될 예정입니다.
그리고!! 놀랍게도 마스크에도 그래핀이 들어가 있습니다.
마스크에 그래핀이 들어간 것은 코로나19가 터진 이후부터 급격하게 많이 만들어졌습니다.
지금 당장 '그래핀 마스크'라고 검색만 해봐도 수십 개가 나오는 것을 알 수 있습니다.
하지만 마스크의 소재는 피부에 닿고 흡입할 수밖에 없습니다.
그러한 그래핀이 인체에게 친화적이고 안전해서 마스크로 만든 건지는 의심이 듭니다.
저는 의심이 많거든요 😊 조심해서 안 좋을 건 없다!
이상으로 그래핀에 대해서 간단하게 알아보았습니다. ㅎㅎ
다음 시간에는 대부분이 모르는 그래핀의 안 좋은 점에 대해서 다루어 볼까 합니다.
기대해주세요!
