KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 대공 발칸포 사격훈련 분석기 개발 - 국방부와 국책연구기관 간 전력지원체계 연구개발 최초 사례 - 야전부대 실전배치 결정, 육군 참모총장 감사장 수여 전쟁 발발 시, 우리 영공을 침범한 적군 항공기에 우리 군은 대공 유도탄과 대공포로 대응한다. 따라서 발칸포 사격능력을 훈련, 유지하는 것은 적기를 초기에 제압하여 국민과 아군을 보호하는데 매우 중요한 부분이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 차세대반도체연구소 박민철 박사팀은 국방부와의 협력을 통하여 2014년부터 국책연구기관 최초로 국방부 전력지원(비무기)체계 연구개발비 4억 3천만 원을 투자하여 「발칸 추적훈련 분석기」를 개발하였다. 기존의 훈련 및 평가방법은 발칸포 사수(射手)가 이동하는 모의표적을 따라가며 발칸포를 겨냥하면, 포탑에 함께 탑승한 훈련교관이 사수가 표적을 제대로 겨냥했는지를 육안으로 측정하여 합격여부를 판정하는 시스템이었다. 이러한 시스템은 훈련 교관의 주관성이 개입되어 판정결과의 신뢰성 문제와 훈련 및 평가를 위해 사수와 교관이 1:1로 진행하여 인력운용 측면의 비효율이 발생했다. 반면 이번에 개발된 「발칸 추적훈련 분석기」는 이러한 단점을 ‘과학적으로’ 대폭 개선하였다. 본 연구진이 개발한 시스템은 1.5m 높이에서 떨어뜨려도 깨지지 않도록 개발한 마운트 내부에 카메라를 장착하여 사수의 추적훈련 결과를 실시간으로 촬영하여 교관의 통제기(노트북 컴퓨터)로 전송한다. 교관은 통제기에서 사수 4명의 추적훈련 영상을 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 추적훈련 결과분석 기능을 실행하면 사수가 조준하는 조준원과 표적과의 오차 거리를 계산하여 사격점수를 산정, 훈련 등급과 시간대별 훈련수준 그래프를 제공해 줄 뿐만 아니라 녹화된 훈련 동영상을 지원해 주기 때문에 시각적인 사후 강평도 가능하게 되었다. 교관은 노트북 컴퓨터로 사수 4명의 사격결과를 실시간으로 전송 받아 종전의 1:1 훈련감독 방식에 비하여 교관 인력운용의 효율성도 개선하였다. 무엇보다 표준화된 과학적 측정 및 평가방식을 도입하여 훈련결과의 신뢰도가 확보되었고 훈련결과는 DB로 저장되어 각종 통계 및 분석 tool을 통한 사수의 특성파악, 취약점 개선에 활용할 수 있게 되었다. 본 연구에는 영상탐지(센서)기술, 통신기술, 광학장비기술, 그리고 이들 요소를 통합, 운영하는 SW 기술이 망라되었다. 공공기술을 국방 전력지원체계 분야에 적용, 과학화를 이루어낸 최초의 연구 성과사례로서 군의 자동화 요구를 충족시키면서, 동시에 병사들이 보다 안전하고 정확한 훈련을 할 수 있게 하므로 국군의 전력을 대폭 향상시킬 것으로 기대되고 있다. 본 시스템을 사용한 표적 인식률은 육군에서 요구한 90%를 초과한 96%로 다양한 환경에서도 표적 식별이 가능한 전천후 훈련평가 시스템을 구축하게 되었다. 향후에는 더욱 기술적 개량을 거쳐 야간사격 훈련, 무선통신을 이용한 데이터 전송 등도 고려하고 있다. KIST가 개발한 「발칸 추적훈련 분석기」는 2015년 여름, 국방기술품질원이 주관한 개발시험평가를 통과 후, 곧바로 전방과 후방의 6개 방공부대에서 3계절 야전 운용시험평가에서 최종 합격판정을 받은 뒤, 육군본부의 「군사용 적합판정 및 부대 배치계획 심의」에서 야전부대에 2017년경 실전 배치하도록 의결되었다. 이번 의결은 연구개발의 기술적 완성도 뿐만 아니라, 육군본부 차원에서 우리 군이 실제 야전에 이를 즉시 도입, 활용한다는 점에서도 의의가 있다. 한편, 6월 10일(금) 육군방공학교에서 열린 연구개발사업 종결식에서는 KIST 연구책임자인 박민철 박사가 육군참모총장의 감사장을 받았다. KIST는 2010년부터 비무기체계의 연구개발 필요성을 파악하고 전담조직을 설치하여 민군 기술협력을 추진하고 있으며, 궁극적으로는 국책 연구기관과 국방기관이 협력하여 국방력을 증강시키는 시스템 구축을 계획하고 있다. 이번 연구개발 성공사례는 미래 민군 기술협력의 출발점으로, KIST를 비롯한 국책 연구기관들이 이미 수행 중이거나 계획 중인 민군 기술협력사업도 탄력을 받을 전망이다. ▷ 문의: KIST 안보기술개발단 (T.958-6050, 6094) <그림자료> <그림 1> 추적훈련분석기 운용 구성도 <그림 2> 참고 사진

KIST, 2차원 흑린 원자막 소재의 숨겨진 비밀을 풀다 - 실리콘 소자를 대체할 흑린 기반 전하주입형 플래시 메모리 소자개발 - 기존의 메모리 구동 방식을 그대로 재현, 세계 최초 2차원 흑린 소재의 에너지 구조 정보 규명 실리콘 반도체를 대체할 미래 반도체로써 활발히 연구되고 있는 2차원 원자막 소재 가운데, 그래핀의 뒤를 이어 흑린(Black Phosphorus) 이라 불리는 2차원 소재에 대한 관심이 집중되고 있다. 이번에 국내 연구진이 발표한 흑린 기반의 전하주입형 메모리 소자에 대한 연구결과는 전하주입층(charge injection layer)과 전하구속층(charge trapping layer)을 모두 흑린 원자막을 사용하는 전하주입형 메모리소자에 대한 연구로 소자구조의 대칭성을 토대로 흑린 원자막의 에너지 구조 정보(에너지 밴드)를 규명함으로써 2차원 차세대 반도체 소재 연구 분야에 큰 주목을 받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 차세대반도체연구소 광전소재연구단 이영택 박사, 황도경 박사, 미래융합기술연구본부장실 최원국 박사/연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은 전하주입층과 및 전하구속층 모두를 흑린 원자막으로 구성된 전하주입형 비휘발성 메모리 소자에 대한 연구를 수행하였다. 연구진은 2차원 흑린 소재의 에너지 구조 정보를 실험적으로 도출하는데 성공하였고, 논리회로에 대한 연구를 수행하여 메모리 특성을 디지털 신호로 직접 읽을 수 있는 메모리 셀을 개발하였다. 일반적으로 전하주입형 메모리 소자는 우리가 일상생활에 사용하는 USB 메모리(플래시 메모리) 소자의 기본 개념으로써 한 종류의 전하를(전자 또는 홀) 전하주입층에서 전하구속층으로 일정량 충-방전시킴으로써 메모리 소자를 구동하는 방식이다. 이때 전하는 수 나노미터 두께의 절연층을 터널링(통과) 하여 전하구속층에 충전되어야 하는데 이는 특정 에너지 장벽을 넘어서는 외부전압이 인가되어야만 가능하다. 이러한 원리로 특정전압 이상의 입력신호를 이용하여 전하를 충전시켜 메모리 기능을 프로그래밍 할 수 있으며, 역방향의 입력신호를 인가함으로써 입력된 메모리 정보를 지울 수 있다. 본 연구진이 사용한 2차원 흑린 원자막 소재는 n형(전자) 및 p형(홀) 반도체 특성이 동시에 나타나는 양극성 반도체 소재로써 넓은 범위의 밴드갭을 가진다. 연구진은 2차원 흑린 소재 기반의 전하주입형 메모리 소자개발을 위하여 전하주입층과 및 전하구속층 모두 흑린소재를 사용하여 전자 및 홀의 전하주입이 가능한 “양극성 메모리 소자”라는 새로운 개념의 메모리 소자를 개발하는데 성공하였다. 이러한 전자와 홀의 이동현상을 이용하는 메모리특성을 이용하여 아직까지 실험적으로 밝혀지지 않은 이차원 흑린소재 에너지 밴드구조를 실험적으로 도출하는데 성공하였다. 이영택, 황도경, 최원국 박사는　“2차원 흑린 원자막 기반의 전하주입형 메모리소자는 현재 우리의 실생활에서 많이 사용되고 있는 저장매체인 USB(실리콘 기반)와 같은 개념의 소자의 방식을 그대로 재현했다. 이로서 구동 원리가 명확하고 신뢰성 높은 전하주입형 2차원 흑린 메모리 특성을 기반으로 생각해 볼 때, 하나의 메모리 셀에서 다양한 기억 패턴(쓰기1, 쓰기2...)을 저장 시킬 수 있는 멀티 비트 개념의 초거대 대용량 메모리 소자 구현의 가능성을 모색할 수 있다. 이 연구는 미래의 메모리 반도체 응용소자로의 실전 및 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 주는 중요한 결과이다.”라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유사업 및 미래창조과학부(장관 최양희) 중견연구자 도약사업의 지원으로 수행되었으며, 6월 7일(화)자 Advanced Functional Materials에 온라인 게재되었다. <그림자료> <그림> 2차원 흑린 원자막 소재 기반의 전하주입형 메모리 소자. (a) 완성된 흑린 전하주입형 메모리 소자의 모식도 (b) 실제 소자의 단면 TEM 분석 사진 (c) 본 연구에서 규명한 흑린 원자막의 에너지 밴드 구조도 (d, e) 흑린 기반 메모리 소자의 구동 원리 및 (f) 메모리 소자의 전압구동 메모리 특성, (g) 메모리 소자의 회로 모식도

그래핀 구조에 따른 복합소재 열전도도 규명, 방열소재 상용화 전기 마련 - 그래핀의 형태학적 구조와 복합소재 열전도도의 관계 규명 - 그래핀 기반 방열복합소재의 효율적인 디자인 제작 및 상용화 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 평판의 크기 및 두께가 다른 다양한 그래핀을 이용하여 고체를 액화시키는 방법으로 복합소재를 제조했다. 또한, 마이크로 메카닉스 이론(*용어설명)에 기초하여 그래핀의 형태학적 구조와 복합소재 열전도도 간의 관계를 규명하였다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀을 이용하여 다양한 응용 분야 및 신시장 창출이 중요한 사회 이슈로 부각되고 있다. 특히, 스마트 전자기기의 다양성 증가와 소형화에 따라 그래핀 기반 방열복합소재에 대한 관심이 폭증하고 있으나, 그래핀 구조와 방열복합소재의 열전도도의 관계가 명확하게 규명되지 않아 상용화에 어려움이 있었다. 본 연구팀은 미세단층촬영 (Micro X-ray CT)을 이용하여 플레이크 그래핀 기반 방열복합소재 내부의 3차원적 구조 및 분산을 확인했다. 또한, 열적외선 카메라를 이용하여 방열복합소재의 실제 방열 특성을 평가해본 결과, 평판 사이즈 및 두께가 큰 그래핀을 적용한 방열복합소재의 열전도도 및 방열특성이 가장 우수함을 발견하였다. 플레이크 그래핀의 형태학적 구조는 그래핀 기반 방열복합소재의 열전도도 및 방열 특성을 결정하는 매우 중추적인 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 기판이 필요하지 않은 파우더 형태로 대량생산이 가능한 소재인 플레이크 그래핀은 기판 형태로 제작되는 소량 고품질 소재인 CVD 그래핀에 비해 방열 복합소재의 소재 부가가치뿐만 아니라 응용분야 제품 단가 절감의 유리한 점이 있다. 본 연구팀은 그래핀 기반 방열복합소재의 효율적인 디자인 및 제조를 위해서 그래핀 평판 사이즈 및 두께와 방열복합소재 열전도도의 관계를 규명해 낸 것에 큰 의의를 두고 있다. KIST 김성륜 박사는 “플레이크 그래핀 구조에 따른 효율적인 방열복합소재 디자인 및 제조 최적화로 그래핀 상용화를 앞당길 수 있다”고 밝혔다. 이번 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유연구사업으로 수행되었으며, 중소기업 융복합기술개발 사업 및 산업통상자원부의 WPM (World Premier Materials) 사업에서 진행되었다. 본 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 5월 25일자로 온라인 게재되었다. * (논문명) "Thermal conductivity of polymer composites with the geometrical characteristics of graphene nanoplatelets" - (제1저자) 한국과학기술연구원 김현수 연구원 - (제2저자) 한국과학기술연구원 배현성 연구원 - (제3저자) 한국과학기술연구원 유재상 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 <그림자료> <그림 1> 다양한 평판 크기와 두께의 플레이크 그래핀 <그림 2> 그래핀의 형태학적 구조와 복합소재 열전도도의 관계 <그림 3> 그래핀의 형태학적 구조와 복합소재 방열 성능의 관계

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-고려대 공동연구팀, 현존 최고의 인장강도를 지닌 금속 나노선 개발 - 기존 금속 소재의 인장강도를 상회하는 니켈/니켈-금 다층나노선 구조 개발 - 미세합금화와 나노구조 제어에 따른 금속소재의 초고강도화의 돌파구 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 미래융합기술연구본부 고온에너지재료연구센터 최인석 박사 연구팀과 고려대학교(총장 염재호) 공과대학 신소재공학부 김영근 교수 연구팀은 기존의 금속소재의 인장강도 수치를 훨씬 상회하는 현존 최고의 인장강도를 지닌 다층나노선을 개발했다. 연구팀이 개발한 지름 200 nm크기의 니켈(Ni)/니켈-금(Ni-Au) 다층나노선 구조의 인장강도는(*용어설명) 현존 최고치인 7.4(GPa:인장강도 단위)로 측정되었으며, 이는 동일 직경의 니켈(Ni) 나노선(*용어설명) 대비 약 5배 수준의 수치일 뿐만 아니라, 통상 알려진 금속소재의 인장강도 값 대비 약 10배 이상으로 니켈이 이론적으로 가질 수 있는 최고 인장강도치를 구현했다. 본 연구팀은 나노틀을 이용하여 한 개의 전기 도금조에 니켈과 금의 이온을 동시에 녹인 뒤, 펄스도금법(*용어설명)을 사용하여 니켈과 니켈-금 합금 층을 순차적으로 제조하였다. 이후 다층구조나노선 다발에서 1개의 나노선을 분리하여 집속이온빔 장치 내에 장착된 고정밀 인장시험기로 실시간 인장실험을 진행하였다. 나노선의 미세구조, 원소분포를 측정하였으며, 절단면의 형태를 파악하여 강도 증강의 원인을 규명하였다. 이번에 개발된 다층나노선구조의 경우 금속변형의 원인이 되는 전위의 움직임(dislocation)을 효과적으로 제어하기 위해 니켈 층과 니켈-금 층(금 15%)의 두께를 각각 10 nm 까지 조절하여, 기존 나노선에 비해 인장강도를 크게 증가시킬 수 있었다. 이번 연구를 통해 기존 연구에서 다층구조를 갖는 나노선의 경우 인장특성이 좋지 않다는 통념을 깨고, 미세합금화, 다층화 등 재료과학적 지식에 기반하여 금속의 강도를 크게 증강시킬 수 있었다. 이러한 연구결과는 향후 금속소재의 초고강도화에 새로운 방향을 제시하였다는 데 그 의의가 있다. 본 연구는 KIST 기관고유사업, 미래창조과학부 중견연구자지원사업 (도약, 융합)의 일환으로 추진되었으며, 나노분야에서 세계적으로 권위 있는 과학지인 ‘Nano Letters’ 2016년 5월 9일자 온라인판에 게재되었다. * (논문명) Ultrahigh Tensile Strength Nanowires with a Ni/Ni？Au Multilayer Nanocrystalline Structure’ - (제1저자) 고려대학교(현, Masdar Institute, UAE) 안부현 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 최인석 박사 (교신저자) 고려대학교 김영근 교수 <그림자료> <그림 1> 니켈(Ni)/니켈-금(Ni-Au) 다층나노선의 합성방법 개요도(상) 단일 금속 나노선과 다층나노선의 인장파괴 시 절단면 비교(좌하) 다층나노선의 층간 두께에 따른 인장강도(우하) <그림 2> 3차원원자탐침 단층 촬영기를 이용한 니켈(Ni)/니켈-금(Ni-Au) 다층나노선의 단위부피당 조성 분포(좌)와 나노선 길이 방향에 따른 니켈과 금의 조성분포도(우)

스프링클러 동배관 누수 문제를 해결하다 - 스프링클러 동배관 누수의 원인 규명하여 차단기술 개발 - 저비용으로 입주자 불편 해소와 안전확보 가능할 것으로 전망 한국토지주택공사(LH공사)와 에스에이치공사(SH공사)가 2009년에서 2013년 사이에 공급한 아파트들의 스프링클러 동배관에서 소화용수 누수가 다수 발생하여 주민들의 심각한 민원이 되고 있으며, 관련한 내용들이 주요 방송국의 메인 뉴스에 보도된 바 있다. 이에 따라 스프링클러 동배관 누수는 입주자들의 불편 해소와 안전 확보를 위해 시급히 해결해야 할 사회적 문제로 대두되고 있다. ● LH공사 공급 아파트 관련: KBS TV 9뉴스(2013.7.12.), JTBC 뉴스(2014.11.24.) ● SH공사 공급 아파트 관련: JTBC 뉴스(2015.6.24) ● 스프링클러 누수 원인 관련: KBS1 똑똑한 소비자리포트 111회(2015.7.17.) 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 서상희 박사와 한국과학기술원(KAIST, 총장 강성모) 신소재공학과 권혁상 교수는 지난 수 년간 우리나라에서 발생한 스프링클러 동배관의 누수 발생의 원인과 누수방지기술을 연구하였고, 연구 결과는 관련 국제적 저명 저널인 Engineering Failure Analysis 최근 호 (Analysis of pitting corrosion failure of copper tubes in an apartment fire sprinkler system: 아파트 스프링클러 동배관의 공식 손상 분석, 2016년 vol. 64, pp 111-125)에 실린 바 있다. 연구 결과에 따르면 해당 아파트들의 스프링클러 장치를 작동시킬 때 동배관 내에 고압의 소화용수를 채우게 되는데, 이 때 동배관에 남아 있는 공기를 완전히 제거하지 않고 소화용수를 채우면 압축된 공기는 동배관 내에서 산소농도차 전지 현상을 일으켜 공식(pitting corrosion)이라는 국부적인 부식을 가속화하게 되며, 결국 배관에 작은 구멍이 생겨 누수가 발생하는 것으로 확인되었다. 스프링클러 배관의 누수를 방지하기 위해서는 부식이 발생하지 않는 고강도 PVC로 배관을 교체하던가 또는 스프링클러 배관의 부식이 더 이상 진행되지 않는 방안을 찾아야만 한다. 본 연구진은 입주민들에 불편을 주고 막대한 비용이 들어가는 배관 교체 대신에 스프링클러 동배관의 누수 문제를 간단히 해결할 수 있는 기술을 개발하여 2015년도에 특허로 출원하였으며 2016년 4월 27일에 등록이 완료 되었다. (발명의 명칭: 금속 배관의 부식을 방지할 수 있는 습식 스프링클러 장치,” 특허등록번호: 10-2015-0020210) 등록된 특허기술은 질소가스 충진과 진공배기충수장치에 의해서 동배관 내의 공기를 완전히 제거한 후에 소화용수를 채워 넣는 기술로서 이미 부식이 진행되고 있는 동배관의 부식을 늦출 수 있으며, 특히 새로 스프링클러를 설치할 때 부식방지에 유효한 기술이다. 이미 상당 수준으로 부식이 진행되고 있는 동배관의 누수를 방지하기 위해서는 동배관내의 공기를 제거하는 것에 더해서 배관에 채우는 소화용수의 용존산소농도를 0.1 ppm 이하로 낮출 필요가 있다. 소화용수의 용존산소농도를 줄이는 것은 산소제거 약품을 투입하여 소화용수의 용존 산소농도를 줄여 실제로 스프링클러 시스템에 적용하는 기술을 2015년 9월에 특허 출원을 한 바 있다. 이 기술을 이미 부식이 발생한 10개의 동배관에 적용한 결과, 3개월 간 누수가 전혀 발생하지 않는 것을 확인하였다. 현재 스프링클러 누수문제로 큰 고통을 받고 있는 입주민들과 안전문제, 그리고 피해 배상 및 보수문제로 곤란을 겪고 있는 아파트 공급사의 문제를 해결할 것으로 전망하고 있다. <그림자료> 그림 1. 동 배관에 소화용수를 넣는 과정에서 발생하는 가압 공기층 그림 2. 가압 공기층에 의해 발생한 스프링클러 동 배관 내에 국부적 부식(pitting corrosion)의 모습 그림 3. 스프링클러 동배관 내에 존재하는 가압 공기층에 의한 국부적 부식(pitting corrosion) 형성 메카니즘 그림 4. 누수를 발생시킨 스프링클러 동배관의 국부부식 부위의 전자현미경 사진 (누수가 발생한 통로를 볼 수 있음) 그림 5. 질소 충진과 진공배기에 의해 배관내의 공기를 완전히 제거한 모습 (상부의 방울들은 수증기 방울이며, 시현을 위해 동배관 대신에 아크릴 관을 사용하였음.) 그림 6. 물탱크에 담긴 소화용수를 동배관에 넣기 직전에 산소제거 약품을 투입하여 의해 용존산소농도를 0.1 ppm 으로 낮춘 모습 그림 7. 이미 부식이 여러 개 발생한 스프링클러 동배관을 대상으로 부식 방지 실험을 하는 모습 (배관 내의 공기를 없애고 소화용수 중의 용존산소농도를 0.1 ppm 이하를 낮춤으로 해서 누수가 전혀 발생하지 않고 있음) 그림 8. 스프링클러 동배관 내의 공기를 제거한 후, 용존산소농도를 낮춘 소화용수를 배관에 넣는 모습

화학구조 제어를 통한 탄소섬유 고강도화 기술 개발 - 화학적 구조 규명을 통한 고강도 탄소섬유 제조 원천기술 개발 - 기존의 탄소섬유 성능을 뛰어넘는 새로운 모델 제시 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 탄소융합소재 연구센터 이성호 박사팀은 일본 신슈대학의 Endo 교수팀, 전북대학교 김환철 교수팀과 화학적 구조규명을 통한 고강도 탄소섬유 제조 원천 기술을 개발하였다. 탄소섬유는 가벼우면서 높은 기계적 강도를 갖는 구조용 복합소재의 강화소재로 각광 받고 있다. 고분자 섬유의 열처리를 통하여 탄소함량이 90% 이상인 탄소섬유가 제조되며 원료물질과 공정이 모두 섬유 강도에 큰 영향을 미친다. 탄소섬유의 기계적 물성은 물리적 결함에 따라 좌우되는데 이러한 결함을 마이크로 크기에서 나노 크기로 조절하여 물성을 극대화하는 방식으로 연구가 진행되어 왔다. 이성호 박사팀은 일반적으로 알려진 물리적 특성이 아닌 화학적 특성을 조절하여 탄소섬유의 강도를 증가시키는 방식으로 연구를 진행하였다. 열처리 조건을 조절하여 특정 결합을 갖는 질소원소의 함량과 sp3(*용어설명) 구조의 함량을 증가시켜 탄소섬유에서 50% 이상의 기계적 물성 증가를 발견하였다. 따라서 물리적 구조 조절뿐만 아니라 화학적 구조를 함께 고려한다면 기존 탄소섬유의 물성을 뛰어 넘는 초고강도 탄소섬유 연구가 가능할 것으로 기대하고 있다. 현재까지 탄소섬유는 내부 및 외부에 존재하는 물리적 구조 결함에 따라 기계적 물성이 좌우 된다는 이론을 바탕으로 연구개발이 진행되어 왔다. 고분자 섬유의 열처리를 통하여 탄소섬유가 제조될 때 화학반응에 의하여 고분자 섬유 일부가 가스로 배출되며 섬유가 수축되고 내부에 기공이 생성된다. 추가적인 열처리에도 섬유에 존재하는 결함이 완전히 제거되지 않으며 이러한 결함이 탄소섬유의 강도에 영향을 미친다는 이론이다. 따라서 탄소섬유의 결함을 마이크로 크기에서 나노 크기로 줄이거나 결함의 함량을 줄이는 방향으로 탄소섬유 강도를 증가시키는 연구를 진행해 왔다. 본 연구에서는 탄소섬유의 화학적 구조에 중점을 두어 기계적 물성에 미치는 영향을 보고하였다. 열처리 조건에 따라 특정 결합을 갖는 질소원소와 sp3 구조 함량의 조절이 가능하며 특정 질소원소와 sp3 구조 함량 증가로 탄소섬유의 강도가 50% 향상되는 실험결과를 얻었다. 이러한 결과는 전산모사를 통하여 새로운 탄소섬유의 화학적 구조가 제시되었고 탄소섬유 강도 제어가 가능하다는 결과를 도출하였다. 기존에는 질소원소는 불순물로 여겨져 가능한 많이 제거하여 탄소섬유의 강도를 높이고자 하였으며 sp3 구조보다 sp2 구조가 탄소섬유 물성에 영향을 많이 주는 인자로 알려져 왔다. 1970년대부터 생산되어 온 탄소섬유는 가벼우면서 높은 기계적 강도를 나타내는 특징을 가지고 있어 항공기용 복합소재의 강화소재로 사용되면서 미래 소재로 각광을 받고 있다. 특히 자동차용 복합소재의 강화소재로 사용될 경우 차체 중량감소로 연비증가 및 이산화탄소 배출 감소 등 친환경에 부응할 것으로 기대된다. 연구를 주도한 KIST 이성호 박사는 “기존의 물리적 구조제어 연구와 함께 탄소나노섬유의 화학적 구조를 조절하여 기계적 강도를 극대화 할 수 있을 것으로 보이며, 향후 다양한 산업분야로 확대가 가능할 것으로 예상한다”고 밝혔다. 이번 연구는 미래창조과학부(장관, 최양희) 지원으로 KIST 기관고유연구사업과 산업부 탄소밸리 연구사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 영국 네이처 출판 그룹(Nature publishing group: NPG)에서 주간으로 발행하는 과학전문저널인 Scientific Reports에 2016년 3월 23일자로 게재되었다. * (논문명) "Strengthened PAN-based carbon fibers obtained by slow heating rate carbonization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 김민아 연구원 - (공동교신저자) 일본 신슈대학 Morinobu Endo 교수 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 전북분원 이성호 박사 <그림자료> <그림 1> 탄소구조 중앙에 질소원자가 위치하거나 layer와 layer 사이에 탄소원자가 위치하여 layer를 연결된 탄소섬유의 미세구조를 나타내고 있으며 이는 본 연구를 통하여 제시된 모식도임.

장애인의 희망 ‘생각대로 움직이고, 느끼는 인공 팔(Bionic arm)’ 영화 속 미래가 현실로 다가온다 - 신경신호 기반 제어기능을 갖는 인공 팔(Bionic Arm) 원천기술 개발 사업 수행 - 수부절단 장애인들의 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대 인간에게 가장 완벽한 도구인 손과 팔을 모방한 인공 팔(Bionic Arm)이 장애인들이 생각하는 대로 움직이고, 손의 감촉을 느낄 수 있다면? 수부 절단 장애인에게 꿈같은 이야기가 곧 현실로 다가올 것으로 보인다. 최근, 인간능력 향상 및 편익 증진을 위해 인간과 동물의 생체원리를 기반으로 한 연구개발 및 정책지원 확대가 활발히 추진 중이다. 특히 첨단기술 기반 고난도 생체모사로 지능과의 연계를 통한 인체에 적용 가능한 기술개발 추진이 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 오상록 박사팀은 미래창조과학부 첨단융합기술개발사업의 생체모사형 메카트로닉스 융합기술개발 사업으로 ‘생각대로 움직이고, 느끼는 인공 팔(Bionic Arm) 개발’을 수행하고 있다. 본 연구는 전략적 협력 연구를 진행하는 융합연구 형태의 통합시스템사업으로 2014년에 사업 선정되어 총 6년 간 365억 원(정부 315억, 민간 50억)의 사업비로 수행될 예정이다. 사업의 성공적 추진을 위해 국내 최고 수준의 협력 연구팀으로 한국과학기술연구원 로봇연구단 김기훈 박사팀(신경신호 측정/분석시스템 개발), 성균관대학교 최혁렬 교수팀(인공피부 및 근육 개발), 한양대학교 최영진 교수팀(인공 골격 및 관절 개발)이 각각 선정되었고, 올해 상기 팀 연구와 연계하여 삽입형 인터페이스 개발을 위한 마지막 연구팀이 추가로 선정될 예정이다. 현재의 인공 팔(Bionic Arm) 기술 수준은 뇌파, 근전도, 신경다발 등에서 측정되는 제한적인 생체신호를 통한 팔의 위치 정보 및 제스처 획득만 가능하기 때문에, 해독할 수 있는 동작의 수가 제한적이고, 촉감은 느낄 수 없는 수준이었다. 본 연구사업의 목표는 인체 신경의 신호 전달 원리를 총체적으로 분석하고 신경인터페이스를 구성하여, 복잡한 움직임과 다양한 촉감을 생성하는 생체신호 제어용 신호 처리 기술을 기반으로 인체신경과 연동하여 인체 호환 수준으로 자유롭게 움직이고 물체형상과 온도까지 인식하는 인공 팔(Bionic Arm) 개발에 도달하고자 한다. 이를 위해 KIST 김기훈 박사팀은 인체의 동작을 위해 뇌에서 근육으로 전달되는 신경신호를 측정하고 분석하고, 연동까지 가능하게 되어 섬세한 손동작 구현이 가능한 바이오닉 암을 개발하고 있다. 또한, 피부에서 뇌로 전달되는 촉감관련 신경신호를 이해하고, 신경을 자극함으로써 인공 팔을 통한 촉감을 복원하고자 한다. 이를 위하여, 삽입형 신경 전극과 이를 이식하기 위한 수술 장비 및 신경/근육 재생 기술을 개발 중이다. 성균관대 최혁렬 교수팀은 바이오닉 암을 구동하기 위하여 고분자 소재를 이용하여 인간의 근육과 유사한 힘을 낼 수 있는 인공근육형 구동기와 인공 팔에 장착할 수 있는 피부를 모사한 3차원 피부센서를 개발 중이다. 한양대 최영진 교수팀은 절단장애인의 남아있는 뼈와 근육들을 최대한 활용하여 구동부를 최소화하고 팔/손의 움직임을 의학적으로 분석하여 사람과 비슷하게 움직이는 인공골격 및 관절 메커니즘을 개발 중이다. 본 연구사업 총괄책임자인 오상록 박사는 “기존의 근전도 및 뇌 신호 중심으로 센서 또는 구동기 개발에 편중되었던 기술에서 벗어나 신경신호와 직접 연결하여 인체에 적용 가능한 기술인만큼 실제 사용자들에게 기대 이상의 효율성과 삶의 희망을 되찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구사업은 바이오 메카트로닉스 및 의료/재활/수술로봇 관련 원천 특허 확보가 가능하며, Bionics 연구, 뇌 질환, 인간-기기 인터페이스, 신경 컴퓨터, 지능형 반도체 칩, 생물 전자 소자, 신경 회로망, 뇌/신경 유전체 기능 연구 등 다양한 분야에서 시장 창출이 가능할 것으로 예상된다. 또한, 국내 약 14만 여명의 상지 절단 장애인들을 위한 부분 의수 및 인공 팔/손으로 적용 가능하여 삶의 질 향상에 기여할 것으로 보인다.

고결정성 그래핀 양자점 대량생산 원천기술 개발 - 용액 공정 방식을 통해 고결정성을 획득하는 그래핀 양자점 제조 원천기술 개발 - 원천기술을 활용한 대량생산, 기술 응용 및 상업화에 획기적 전기 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사팀은 푸말로나이트릴(fumaronitrile)이라고 불리는 백색 고 결정 물질을 이용하여 수용액 상태에서 균일한 크기의 고 결정성을 가지고 양친매성을 보이는 탄소 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 탄소 구조체 합성 방법에는 크게 하향식 접근법 (Top-down Approach)과 상향식 접근법 (Bottom-up Approach)인 두 가지로 나누어지는데, 상대적으로 대량 생산이 가능한 상향식 접근법이 각광받고 있다. 하지만, 해당 공정에 활용되었던 기 보고된 저분자 물질들은 대부분 산성을 띄며, 합성 된 탄소 구조체의 품질이 취약해 응용 연구에는 한계가 있고, 추가적인 정제공정이 필요하다는 단점을 가지므로 공정시간 및 제조단가의 상승이 불가피하다. 이에 연구팀은, 푸말로니트릴을 수용액 상태에서 적정 온도 이상으로 가열하여 합성하는 방식을 통해 탄소화 반응을 유도하여 균일한 크기를 가지는 고 결정성 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 하향식 접근법을 사용하여, 기존의 산성을 띄는 비결정성 유기물질이 아닌 저분자 물질이 가지는 고유의 화학적 성질(산성도, 고 결정성)로 인해 비교적 중성에서 탄소 구조체 합성이 가능하다. 이로 인해 추가적인 정제공정이 필요하지 않고, 비교적 저온 공정 (약 200 °C) 에서도 20분 이내에 충분히 결정성이 뛰어난 탄소 구조체를 합성할 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 해당공정으로 합성한 양자점의 경우 추가적인 후처리 공정이 없어도 다양한 용매에 충분한 용해도를 가지므로 산업 현장에서 쉽게 활용이 가능하다. 탄소 기반 나노/마이크로 구조체의 경우, 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 양자컴퓨터, 바이오 이미징, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능한 소재로 주목받고 있다. 최근에는 해당 소재를 활용한 다양한 고성능, 고부가가치를 가지는 복합소재 개발에 전 세계적으로 연구역량이 집중되고 있다. 특히, 초경량, 고강도, 고탄성, 내마모성과 같은 기본적인 물리적 특성 향상 뿐만 아니라, 미래 전자산업의 전모를 바꿀 것으로 기대되는 나노카본기반 일렉트로닉스 복합소재·소자 기술을 비롯하여 자기치유 기능을 가지는 나노복합체 및 생체모방형 융복합소재 합성과 같은 기능성 유/무기 하이브리드 나노복합소재기술 발전에 큰 공헌을 할 것이라 기대하고 있다. 배수강 선임연구원은 "탄소 구조체의 물성 조절을 위해 균일한 크기 및 고 결정성을 가지는 탄소 구조체를 만드는 기술이 핵심이다" 라며 "이 기술은 합성 후 추가적인 후처리 및 정제 공정이 필요하지 않으므로 공정 시간 단축 및 경제성을 크게 높인 것이 장점"이라고 밝혔다. 이번 연구로 학계에서는 그래핀 등 탄소 구조체의 정밀한 크기 제어 및 특성 향상과 더불어, 해당 원소재의 응용 및 상업화를 위한 획기적인 전기를 마련한 것으로 평가하고 있다. 연구진은 이번 연구를 바탕으로 하여 고 결정성 나노카본 소재의 물성과 크기 조절을 위한 핵심 기술을 연구하고 있으며, 이를 이용한 고기능성 유/무기 복합 소재 개발을 위한 연구를 진행할 예정이다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업, 신규 선임 연구사업으로 수행되었으며, 미국화학학회(American Chemical Society)가 발간하는 재료화학분야의 권위지 케미스트리 오브 머터리얼스(Chemistry of Materials, Impact Factor: 8.354)의 2016년 3월호에 게재되었다. * (논문명) ‘Facile and purification-free synthesis of nitrogenated amphiphilic graphitic carbon dots’ - (제1저자) 문병준 연구원, 오예린 - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 배수강 박사 <그림자료> <그림1> KIST 배수강 선임연구원팀은 기존의 상향식 접근법으로 합성된 탄소 양자점을 보완하기 위해, 나이트릴(nitrile) 및 탄소-탄소 이중결합을 가진 저분자 (푸말로나이트릴, Fumaronitrile (FN))를 이용하여 5 nm 정도의 크기 및 1~2 층을 가지는 고품질의 탄소 양자점을 합성 하였다. 또한, 다른 저분자 물질에 비해 합성 후 중성에 가까운 산성도를 보임으로써 정제 공정을 필요로 하지 않음을 알 수 있다. <그림2> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 양자점에 치환 도핑된 질소 원자 및 말단 부분에 결합된 기능기로 인해 넓은 파장 영역의 발광 특성을 가지며, 고 결정성을 가짐에도 불구하고 비교적 긴 전자수명 (대략 8 ns)을 가짐을 알 수 있다. <그림3> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 양자점에 치환 도핑된 질소 원자 및 말단 부분에 결합된 기능기로 인해 넓은 파장 영역의 발광 특성을 가지며, 고 결정성을 가짐에도 불구하고 비교적 긴 전자수명 (대략 8 ns)을 가짐을 알 수 있다.