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#그래핀

KERI, 상온에서 그래핀·다층 그래파이트 직접 성장 기술 개발

한국전기연구원(KERI) 전력케이블연구센터 김호섭 박사와 남수현 연구원팀은 가열 공정 없이 상온에서 기판 위에 그래핀부터 다층 그래파이트까지 직접 성장시키는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 산업용 코팅 기술인 스퍼터링을 개량한 독자 장치 'K-sputtering'을 통해 탄소 원자가 기판 결정 구조를 따라 규칙적으로 쌓이는 에피택시 성장을 구현했다. 기존 화학기상증착(CVD) 방식은 제조한 그래핀을 다른 소재로 옮기는 전사 공정이 필요해 대면적 생산과 금속·그래핀 반복 적층에 제약이 있었으나, 이번 기술은 하나의 장비에서 구리와 그래핀을 번갈아 적층할 수 있다. 연구팀은 인천대 김준호 교수팀, 경북대 이세희 교수팀과 함께 라만분광법과 전자현미경으로 박막 구조와 특성을 교차 검증했다. 연구 결과는 국제학술지 'Surface & Coatings Technology'에 게재됐고, 국내 특허 3건과 국외 특허 1건이 출원됐다.

9월 27일

효율·산업 탈탄소전기신문

KERI, 상온에서 다층 그래핀 직접 성장 기술 개발

한국전기연구원(KERI) 전력케이블연구센터 김호섭 박사팀은 스퍼터링 장비를 개조한 직류(DC) 기반 'K-sputtering' 장치와 공정을 독자 개발해, 별도 가열 없이 상온에서 기판 위에 한두 겹의 그래핀부터 다층 그래파이트 박막까지 직접 성장시켰다고 밝혔다. 기존 화학기상증착(CVD) 방식으로 만든 그래핀은 다른 소재로 옮기는 전사 공정이 필요해 넓은 면적 구현과 금속과의 반복 적층이 어려웠다. 연구팀은 탄소 입자의 흐름과 거동을 분석해 기판 결을 따라 탄소 원자가 배열되는 '에피택시 성장' 조건을 구현했으며, 인천대 김준호 교수팀과 경북대 이세희 교수팀과 협력해 라만분광법, AFM, TEM, EBSD 등으로 박막 구조를 교차 검증했다. 연구 결과는 학술지 'Surface & Coatings Technology'(IF 6.9)에 게재됐고, 국내 특허 3건과 국외 특허 1건이 출원됐다. 해당 성과는 KERI 내부 기본사업 '그래핀/금속 박막 반복 구조의 각형 도체 개발' 과제를 통해 도출됐다.

9월 27일

효율·산업 탈탄소에너지데일리

KERI, 상온 스퍼터링으로 그래핀·그래파이트 박막 직접 성장

한국전기연구원(KERI) 김호섭 박사 연구팀이 자체 개발한 'K-sputtering' 장치로 기판 가열 없이 상온에서 그래핀부터 다층 그래파이트 박막까지 기판 위에 직접 성장시키는 기술을 개발했다. 기판의 결정 방향에 맞춰 탄소 원자를 정렬하는 에피택시 성장 방식으로, 기존 스퍼터링에서 비정질 탄소막이 형성되는 원인을 분석해 장치와 공정을 개조했다. 결과 검증에는 인천대(라만분광법·원자힘현미경), 경북대(EBSD), 한국전자통신연구원(TEM)이 참여해 교차 확인했다. 연구결과는 국제 SCIE 학술지 'Surface & Coatings Technology'에 2026년 게재됐고, 국내 3건·국외 1건의 특허가 출원됐다. 김 박사는 완제품 성능을 제시하는 단계가 아닌 원천기술 검증 단계라고 설명하며, 향후 구리층과 그래핀층을 번갈아 적층한 복합도체 제작과 대면적 공정 고도화를 계획한다고 밝혔다.

9월 27일

효율·산업 탈탄소에너지데일리

KERI, 상온서 그래핀 직접 성장 기술 개발

한국전기연구원(KERI) 전력케이블연구센터 김호섭 박사·남수현 연구원 연구팀은 약 1000℃ 고온 공정이나 전사 과정 없이 상온에서 기판 위에 그래핀·그래파이트 박막을 직접 성장시키는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 반도체·디스플레이에 쓰이는 스퍼터링 장비를 개조해 직류(DC) 기반 'K-sputtering' 장치와 공정을 만들었고, 기판 결정 방향에 따라 탄소 원자가 배열되는 에피택시를 스퍼터링 공정에서 구현했다. 인천대 김준호 교수팀, 경북대 이세희 교수팀과 함께 라만분광법, AFM, TEM, EBSD 등으로 박막 구조와 특성을 교차 검증했다. KERI는 구리와 그래핀 박막을 번갈아 적층한 전력기기용 복합도체를 목표로 장비 대형화와 연속생산 기술 개발을 다음 단계로 추진할 계획이다. 연구결과는 국제학술지 'Surface & Coatings Technology'에 게재됐고, 연구팀은 국내 특허 3건과 국외 특허 1건을 출원했다.

9월 27일

태양광·풍력arXiv 태양광

그래핀 투명전극을 적용한 질화물 기반 태양전지의 성능 개선

Si(100) 기판 위에 성장한 AlInN(알루미늄인듐질화물) 태양전지에 그래핀(graphene)을 반투명 전도성 접촉층으로 적용한 연구다. 소자는 p형 Si(100) 기판 위에 이종접합 계면 품질을 높이기 위한 비정질 실리콘(a-Si) 버퍼층을 넣고 AlxIn1-xN 층을 증착한 구조이며, 알루미늄 함량은 x=0.22, 0.35, 0.43의 세 가지를 비교했다. 단층 그래핀을 저온 전사 공정으로 전면에 옮긴 뒤 광조사·암(dark) 조건에서 특성을 평가한 결과, 세 조성 모두에서 단락전류밀도·충진율(fill factor)·광전변환효율이 개선된 반면 개방전압은 거의 변하지 않았다고 보고한다. 다만 초록에는 구체적인 효율 수치나 측정 조건이 제시되지 않아 개선 폭을 판단하기 어렵고, 소자 면적·안정성·재현성에 대한 정보도 없다.

6월 10일