우주환경 탄소나노튜브 안정성 규명

과학기술부는 이탁희 광주과학기술원 교수 연구팀이 우주복사(space radiation) 환경과 유사한 상황에서도 탄소나노튜브로 만들어진 전자소자의 전기적 특성이 매우 안정적이라는 사실을 최초로 밝혀냈다고 밝혔다.

탄소나노튜브란 합성 방법이나 실험 조건에 따라 단일층과 다층 등의 다양한 구조를 가지며 기계적, 전기적 특성이 매우 우수한 물질로 기존의 실리콘(Si) 기반의 물질을 대체할 신소재로 알려져 있다. 특히 단일층 탄소나노튜브는 흑연 구조 한 층을 둘둘 말아서 그 끝을 연결해 놓은 구조로 금속성과 반도체성을 가지고 있어 나노기술 분야에서 가장 각광받는 재료 중 하나를 말한다.

과기부에 따르면 이교수팀의 연구결과는 우주 환경에서 탄소나노튜브의 광범위한 응용 가능성을 열어 줄 것으로 평가받고 있다.

우주복사 환경에 강한 재료나 소자를 개발하는 것은 우주기술 분야의 오랜 난제이자 중요한 해결 과제였다. 기존의 실리콘이나 갈륨비소 기반의 전자소자나 집적회로는 우주복사 환경에서 부정적인 영향을 받기 때문에 기능유지를 위해서는 복사를 막기 위한 차폐물질이나 장치가 필수적이다.

이는 인공위성이나 우주선 등의 부피를 증가시키는 등 우주기술 발전에 걸림돌이 되어왔다.

최근 전기적 특성이 뛰어나 미래의 신소재로 각광을 받고 있는 탄소나노튜브가 등장하면서 이 물질이 우주 환경에서 안정적인 특성을  유지하는지에 대한 연구들이 활발히 이루어져 왔다.

이교수 연구팀은 탄소나노튜브로 만든 실제 전자소자가 우주복사 환경에서 어떤 특성을 보이는지를 규명해 냈다.

이렇게 물질이 아닌 실제 전자소자를 가지고 연구한 것은 이교수 연구팀이 처음이다.

이교수와 신관우 서강대 교수가 주도한 공동연구팀은 우주환경과 유사한 양성자 빔을 조사한 후에도 단일층 탄소나노튜브로 제작된  전계효과트랜지스터(트랜지스터의 하나로 소스, 드레인, 게이트의 3극을 가지는 반도체)가 매우 우수한 전기적 안정성을 가지고 있음을 보여준 것이다.

사상덕 과기부 원자력정책과 과장은 "이 연구 결과는 과기부 21세기 프론티어연구개발사업의 일환인 양성자기반공학기술개발사업의 수행과정에서 나온 것"이라며 "양성자가속기 분야의 핵심기술을 응용했으며 이 분야 기술개발의 파급효과가 매우 크다는 것을 입증한 성과로 평가된다"고 강조했다.

한편, 이교수팀의 연구결과는 지난해 11월 나노기술분야에서 세계적 권위를 자랑하는 학술지 나노기술 저널 최근호 게재되는 등 국제 학회의 시선을 끌고 있다.

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