한국연구재단(이사장 조무제)은 안성일 신라대 교수팀이 그래핀막을 이용한 진공압력 측정센서를 세계 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.
지금까지 진공압력 측정 센서는 기체분자 열전도, 이온화 기체분자의 전기적 특성을 감지해 진공도를 측정했다.
하지만 전류 변화 값이 너무 적어 정밀한 측정을 할 수 없었다. 압력 범위에 따라 최대 30% 이상 큰 오차가 발생했다.
또 한 개의 센서로는 상압~고진공 상태까지 넓은 범위의 압력을 측정하지 못한다.
이에 따라 진공도에 따른 제품 불량 판정, 소자 동작 특성 연구를 제대로 진행하기 어려웠다. 측정기기도 커지고 복잡해질 수 밖에 없었다.
연구팀은 진공상태에 가까울 수록 그래핀막의 전기전도도가 커지는 것에 착안해 세계 최초로 진공압력 측정 센서를 개발했다.
그래핀막 사이에는 평상시 나노미터(㎚) 크기의 틈이 존재하는데, 진공 상태에서는 `반데르발스 인력(1㎚ 이하 간격의 원자·분자 사이에 발생하는 인력)`으로 틈의 간격이 좁아진다.
소재 내 간격이 좁아져 결속력이 높아지면 전기전도도도 커지게 된다.
그래핀을 활용한 진공압력 센서는 상압에서 고진공 상태까지 넓은 범위에서 정밀한 진공 측정을 할 수 있다.
얇은 그래핀 막을 이용해 저렴한 초소형 센서 제작도 가능해진다.
연구팀은 3년 내 진공압력 측정센서를 상용화 할 수 있을 것으로 내다봤다.
안성일 교수는 “신소재인 그래핀으로 진공압력을 측정하는 기술을 개발했다”면서 “3년 내 상용화을 완료해 3조원 가량의 관련 시장 경쟁력, 수입 대체 효과를 얻게 될 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
