'진공압력 측정기술' 개발…우주 진공센서 등에 적용

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국연구재단은 신라대 안성일 교수·한국산업기술대 이성의 교수·아주대 김승윤 박사·나노융합기술원 최경근 박사 공동 연구팀이 신소재인 그래핀을 이용해 진공압력을 측정할 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 탄소나노물질로, 기계적 강도와 전기 전도도가 높아 반도체 분야 '꿈의 신소재'라 불린다.

진공기술은 표면과학, 박막제조기술, 우주과학, 재료과학 등 자연과학과 공학 계열 대부분의 연구개발·산업 분야에 활용된다.

진공 압력 측정을 위해 진공 중 기체분자에 의한 열전도, 이온화된 기체분자에 의한 전류를 측정하는 기술이 쓰인다.

하지만 기존 센서는 측정 오차가 10%에서 최대 30%에 달하는 등 큰 데다, 한 개의 센서로 평상시 압력에서 높은 진공까지의 압력을 측정하지 못한다는 단점이 있다.

또 복잡하고 규모가 큰 시스템으로 돼 있어, 미세한 저항·전류 값의 변화를 감지하기 어려웠다.

연구팀은 기체 분자의 양에 따라 그래핀 막 안에 존재하는 그래핀 조각 간 간격이 반데르발스 인력(1나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 이하 거리의 원자·분자 간에 발생하는 인력)에 의해 변화한다는 것을 밝혀냈다.

또 기체분자의 양이 전기 전도도와 비례한다는 사실을 확인했다.

이 같은 원리를 이용해 개발한 진공압력 센서는 상압에서 고진공까지 정밀한 진공 측정이 가능하며, 매우 얇은 그래핀 막을 이용하기 때문에 센서를 초소형화할 수 있다.

안성일 교수는 "앞으로 3년 이내에 상용화될 것으로 보고 있으며, 3조원 가량 세계 시장에서 수입 대체 효과를 거둘 수 있을 것"이라며 "진공을 이용한 생산기술 분야, 우주개발에 필요한 진공센서 기술 등에 적용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 일반연구지원사업(교육부 소관사업)의 지원을 받았다. 연구 성과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'(Scientific Report) 15일 자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

제보는 카카오톡 okjebo <저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포, AI 학습 및 활용 금지> 2016/12/29 12:00 송고