IT 강국 인도 학부생 대상 인턴십 프로그램 운영 - 한달간 KIST 차세대반도체연구소에서 연구 실습 및 국내 연구기관/기업체 견학 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 차세대반도체연구소(소장 장준연)는 인도 비스와카마 공과대학(VIT, Vishwakarma Institute of Technology) 7명의 학부생들을 대상으로 ‘KIST-VIT 인턴십 프로그램’을 지난 5월 1일부터 5월 31일까지 1개월 간 진행하였다. 이번 인턴십 프로그램은 IT강국인 인도의 우수한 학부생들을 대상으로 조기에 이론적 학습과 첨단 연구장비 등 국내 연구인프라를 체험하게 함으로써 우리나라에 대한 호감도 제고와 미래 인적네트워크 구축을 목적으로 진행되었다. 초청된 VIT는 인도 아라비아해에 면한 마하라슈트라 주(Maharashtra)의 푸네(Pune)라는 도시에 위치하고 있으며, 18,000여명의 학생이 재학 중인 공학 중심의 사립대학교이다. 2016년 VIT는 인도 전체 공학사립대 중 5위, 마하라슈트라 주에서는 1위로 평가되었다. KIST는 주로 북미지역의 해외 학부생들을 대상으로 인턴십 프로그램을 지속적으로 운영해 왔으며 남부아시아 지역의 학부생을 대상으로 진행한 것은 이번이 처음이다. 이를 통하여 외국인 학생을 대상으로 하는 현행 석？박사과정 프로그램(International R&D Academy)에 대한 우수인력의 참여를 보다 확대 유도하고 이를 토대로 국제협력을 보다 강화한다는 계획이다. KIST 차세대반도체연구소 장준연 소장은 본 인턴십 프로그램 운영을 통해 해당 학생들이 한국의 과학기술 인프라를 체험함으로써 우리나라의 이미지를 제고할 수 있을 뿐 아니라 이를 통해 인도 및 해외 우수 연구인력이 한국의 대학원 프로그램, 연구기관에 관심을 갖게 할 수 있으며, 향후 인도 내 연구기관과의 국제 공동연구를 추진하기 위한 네트워크를 구축하는 데에도 유리하게 작용할 것이라고 밝혔다. 인턴십 프로그램 기간 중 VIT 학생들은 KIST 차세대반도체연구소의 연구실에서 조사와 실습을 진행하였고, 인천남동공단의 아모텍, 삼성 이노베이션 박물관 등 국내 관련 기업체 견학의 기회를 갖기도 하였다. 연수에 참가한 Devang Abhyankar(기계공학 전공 2학년)은 “이번 인턴십 프로그램을 통해 새로운 연구분야 뿐만 아니라 연구윤리, 연구자로서의 자세 등을 배우게 되었다”고 소감을 전하였으며, Sumit Mene(전자공학 2학년)은 “이번 기회를 통해 잘 갖춰진 연구실과 기숙사 등 훌륭한 연구기반 시설을 경험할 수 있어 꼭 다시 한국에 와서 연구를 하고 싶다”는 포부를 밝혔다. ‘VIT-KIST 인턴십 프로그램’에 참여한 학생들은 5월 31일(화) 수료식에 참여하여 1개월 간의 국내 일정을 마치고 같은 날 인도로 출국하였다.

KIST, POSTECH과 학점 인정형 인턴십 협약 체결 - POSTECH SES 인턴십 프로그램 통해 사회 이해도 높은 이공계 리더 양성 - KIST Joint Research Lab 현판식 제막, 전략적 협력 연구 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 포항공과대학교(POSTECH, 총장 김도연)는 5월 30일(월) 포항공과대학교에서 2016년 6월부터 ‘KIST-POSTECH 간 학점 인정형 인턴십’을 도입·시행하기로 협약을 체결하였다. 이 협약에 따라 POSTECH 학부생들이 방학기간을 이용하여 8주 동안 KIST에서 연구과제에 참여하면서 현장 연구경험을 축적할 수 있는 기회를 갖게 되고, 이에 따른 학점을 부여 받을 예정이다. 아울러 KIST와 POSTECH은 이번 협약 체결을 계기로 향후 연구인력 교류 활성화를 촉진하고 나아가 양 기관 간 연구협력 추진을 위해 상호 노력하기로 합의하였다. 한편, POSTECH은 2016학년도부터 여름방학을 3개월로 늘리는 한편, SES(Social Experience in Society) 인턴십 프로그램을 마련하여 제공한다. 이는 학생들에게 다양한 기회와 사회 경험을 제공해 사회에 대한 이해도가 높은 이공계 리더를 양성하기 위한 것으로, KIST와 독일 막스플랑크 연구소 등 국내외 연구기관, 국내 기업 등 100여개 기관에 300여명을 파견할 예정이다. KIST 이병권 원장은 “이번 인턴십 협약은 개방형 연구협력의 일환으로 추진되는 것으로 학생 현장지도를 통해 연구협력 생태계를 강화하는데 의미가 있다”고 밝혔다. POSTECH 김도연 총장은 “우리나라 최초의 과학기술연구소인 KIST에서 POSTECH 학생들이 지식의 폭을 넓히고 연구자로서의 네트워크를 형성하는 능력을 키울 수 있기를 바란다”고 기대감을 보였다. 이 날 협약 체결 이후 KIST와 POSTECH은 KIST Joint Research Lab 현판 제막식을 진행하였다. KIST는 지난 3월 KIST의 중점연구분야의 국내 최고 수준의 유능한 교수를 선정하여 KIST 연구팀과의 전략적 협력 연구를 진행하는 새로운 융합연구 형태의 프로그램인 KIST Joint Research Lab 사업에 착수하였고, POSTECH 김윤호 교수는 양자컴퓨팅 분야의 협력을 위해 사업책임자로 선정된 바 있다.

[정보공개목록] 2016년 5월

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.

KIST, 단일층 맞춤형 그래핀으로 가스차단 기술 개발 - 단일층 그래핀으로 수분을 60% 이상 차단하는 기술개발 - 수분으로 인한 플랙서블 디스플레이의 수명 단축 문제해결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 전기화학 연마 공정을 거친 그래핀 필름의 합성단계를 2단계(*2단계 성장법)로 나눠 진행하여 그래핀 결점을 최소화 하여 화학기상증착법(*CVD(Chemical Vapor Deposition))을 이용한 가스차a단 맞춤형 그래핀을 개발했다. 연구팀은 차단 특성을 확인하기 위하여 기존 방식과 다른 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시했다. 가스차단 필름은 작게는 식품포장재부터 크게는 디스플레이까지 다양한 범위의 제품에 활용되고 있다. 이러한 가스 차단 필름은 통상 산소나 수분을 차단하여 제품의 내구성을 높여준다. 특히 최근 폭발적인 성장을 보이고 있는 플렉시블 디스플레이 분야에서는 고분자 기반 소재가 기판으로 가장 많은 기대를 받고 있으나, 산소 및 수분 차단 특성이 부족하여 이에 대한 대안으로서 가스차단 필름에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 기존의 가스차단 필름의 재료인 유리, 세라믹 및 금속 등은 비용 및 기술적인 문제로 인해 그 활용에 한계가 있었다. 이러한 한계점을 극복하고자 다양한 금속박막, 고분자, 나노 입자를 복합화하는 등 다양하고 폭 넓은 시도가 이루어지고 있으며 그 중 신소재인 그래핀이 주목을 받고 있다. 그래핀은 육각형 구조를 가진 탄소의 단일 소재로 가스와 같은 작은 분자단위 투과를 차단하는 효과 뿐만 아니라 높은 비표면적 (2,600 m2/g)을 가지며, 전기적 (20,000 cm2/Vs), 기계적(>1000 GPa), 열적 (~3000 W/mK)물성 등이 우수한 소재로 알려져 있다. 다만 기존의 화학기상증착법 (CVD)방식으로는 그래핀 합성과정상 문제로 가스차단 필름 생성에 어려움이 있었다. 김명종 박사팀은 맞춤형 화학기상증착법 (CVD)을 이용하되 금속 층에 탄소 전구체를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 금속 층에 하나의 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생되는 결점들로 인한 한계를 극복하기 위하여 금속 촉매 기판을 전기화학 연마 (Electro-chemical Polishing) 처리하여 금속 촉매 기판 표면의 불순물을 제거하고 거칠기 (Roughness)를 조절하였다. 더 나아가, 그래핀 필름의 합성 단계를 2단계로 나눈 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 제어하고 가스차단 특성을 향상시켰다. 이러한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 PET 기판에 전사하여 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정한 결과, 그래핀 1장으로도 수분투과도가 PET 기판 대비 60% 정도 감소하였다. 김명종 박사팀은 이러한 결과를 토대로 수분투과도와 그래핀 결점 밀도 (Defect density)의 연관성을 확인하고 기존의 가스차단 특성 확인 방식과는 다른 해석방법으로 새로운 그래핀 가스차단 모델을 제시하였다. 본 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 산업부 그래핀 소재/부품 기술개발사업 3세부 과제 (주관: 상보)로 수행되었으며, 네이쳐 그룹 (Nature group) 에서 발간하는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports, Impact Factor: 5.578)의 2016년 4월호에 게재되었다. 논문의 제1저자는 박사후 연구원인 서태훈 박사, KIST 조선대 학연 석사과정생인 이슬아 연구원이며, 조선대(이재관 교수), 동아대(이헌상 교수)와의 공동연구 결과이다. * (논문명) ‘Tailored CVD grahene coating as a transparent and flexible gas barrier’ - (제1저자) 서태훈 박사후 연구원, 이슬아 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사 <그림자료> <그림 1> KIST 김명종 선임연구원팀은 기존의 1단계 성장법으로 합성된 그래핀에서 발생하는 결점을 제어하기 위해, 전기화학 연마 (Electro-chemical polishing) 공정과 2단계 성장법을 통해 그래핀의 결점을 최소화한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀을 합성하였다. 위 그림은 전기화학 연마 공정과 2단께 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate)를 측정하기 위해 PET 기판에 전사한 이미지이며, 이는 PET 기판에 전사한 그래핀의 훌륭한 유연성을 보여주고 있다. <그림 2> 해당 그림은 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 수분투과도 (Water Vapor Transmission Rate) 및 투과성 (Permeability)을 보여주는 결과이다, 이는 수분투과도 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정은 24 시간 동안 진행하여 정상 상태에 도달하였다. 그 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 PET 대비 60 % 정도 감소한 수분투과도 값을 나타냈다. <그림3> 해당 그림은 AFM (Atomic Force Microscope)를 통해 그래핀의 결점 밀도 (Defect density)를 보여주는 결과이다. 구리 에칭용 시약 (Copper etchant)를 통해 결점 분석 실험을 진행한 결과, 전기화학 연마 공정과 2단계 성장법을 적용하여 합성한 가스차단 맞춤형 CVD 그래핀의 경우 같은 면적 내의 결점 밀도 수가 가장 낮은 값을 보여주고 있다.