이온 100배 빨리 수송하는 나노채널 개발

국내 연구진이 기존 나노채널보다 이온 이송 속도를 100배 이상 높인 '그래핀 나노채널'을 개발했다.

미래창조과학부는 한창수 고려대 교수(사진)팀이 5㎚(나노미터·10억 분의 1m) 이하의 그래핀 나노채널에서 이온 유체가 100배 이상 빨리 지나간다는 사실을 처음 발견했다고 23일 밝혔다.

100㎚ 이하의 나노채널에서는 마이크로 크기의 채널에서 볼 수 없는 이온의 중첩과 분리, 유체 및 이온의 고속 이송 등의 특이한 현상이 발생한다. 이를 수처리 멤브레인, 이온 필터, 배터리, 센서 등에 활용할 수 있으나 현재 제작되는 나노채널은 유속이 느리다는 문제가 있었다.

연구팀은 5㎚ 크기 이하의 나노채널에서는 이온선택성에 의해 특정 이온만 채널을 통과할 수 있게 되며, 그래핀의 고유한 특성으로 인해 전기삼투 유동 현상이 극대화된다는 사실을 확인했다. 또 이를 기반으로 대량 생산이 가능한 화학기상증착법을 적용한 다양한 크기 및 대면적 사이즈의 그래핀 나노채널을 제작하는 데 성공했다.

한창수 교수는 "그래핀 나노채널을 활용해 해수 담수화, 에너지 하베스팅, 생체 이온 채널 모사, 신개념 이온 트랜지스터 등 다양한 산업분야에 소자 성능을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 게재됐다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr