여러분들은 혹시 '나노'라는 개념에 대하여 익숙하신가요? 1nm, 10억 분의 1m라는 아주 작은 단위입니다. 눈으로 직접 관찰할 수 없는 구역이며 현재 많은 연구가 이루어지고 있는 영역 중 하나입니다. 그 중에서도 탄소나노튜브는 정말 미래가 촉망한 신소재이며, 현재 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 어떤 연구가 이루어지고 있는지 알아볼까요?
탄소나노튜브란?
탄소나노튜브, CNT는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통 형태의 신소재입니다. 현재, 실리콘이 모든 전자제품의 기본이 되고 있지만, 탄소를 사용한다면, 실리콘을 이용했을 때보다 10배 더 빠른 제품을 연구하고 개발할 수 있다고 합니다. 높은 효율성 뿐만 아니라 보다 소형화된 미래형 제품을 생산해낼 수 있습니다. 탄소나노튜브는 1991년 일본 NEC 연구소의 이지마 박사가 전자현미경으로 관찰한 이후, 미래의 신소재로 각광을 받고 있습니다.
또한 탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 틍성, 고효율의 수소 저장 매체 특성등을 지닙니다. 따라서 이런 탄소나노튜브가 전자제품을 보다 빠르고, 강하게 만들어 낼 수 있습니다. 그러나 이를 실제로 결합시킬 떄, 그래핀(Graphene)이라 불리는 단층을 쓸만한 굵기로 추출해 낼 수 없다는 것이 현재의 문제점이지만, 이는 미래에 극복해 낼 수 있을 것이라고 생각됩니다. [1] 그럼 이러한 탄소나노튜브가 현재 어떠한 분야에서 쓰이고 있을까요?
탄소나노튜브의 활용
탄소나노튜브가 활용되고 있는 첫 번재 예시는 바로 탄소나노튜브 백라이트 유닛입니다. 이는 백라이트 유닛으로 탄소나노튜브 전계 방출 램프를 채택한 LCD 디스플레이를 지칭합니다. 탄소나노튜브에 가해진 전기장에 따라서 전자가 방출되고, 이 전자가 고전압으로 가속되어 형광체를 때려서 발광하는 원리로 작동됩니다. 정밀한 로킬 디밍, 고속 순간 발광에 의한 잔상 제거와 같은 장점이 있기 때문에 고화질 TV용 디스플레이에 사용되고 있습니다.[2]
두 번쨰 예시는 의외지만 압력 센서입니다. 탄소나노튜브는 압력이 가해지면 기존 물리적 배열이 변하면서 전기적 신호가 변합니다. 압력 센서는 이러한 성질을 응용한 것입니다. 전기적 신호의 변화와 그 크기를 측정하여 이를 바탕으로 가해진 압력을 역추적하여서 보여주는 것이 원리입니다. 이러한 원리를 이용하여 이전보다 더욱 감도가 높고, 비용도 저렴한 압력 센서를 제작하였습니다.[3]
이처럼 탄소나노튜브는 정말 많은 분야에 응용될 수 있고 앞으로 활용도가 더욱 높아질 것으로 예상됩니다. 그리고 '나노'라는 단어가 들어가 있어 너무 미시적인 세계를 다루지 않나라고 생각할 수 있지만, 우리 주변에 생각보다 많이 들어있는 소재이기 때문에 탄소나노튜브를 너무 어색하게, 그리고 이질적으로 여기지 않았으면 합니다. 우리가 볼 수는 없어도 앞으로 우리 생활과 더욱 밀접한 관련을 가질 것이기에 조그마한 탄소나노튜브에도 많은 관심을 가졌으면 좋겠습니다.
원하던 케미 2019 봄호
작성자: 18-073 양윤석
분야: 나노화학
참고문헌:
[1] 네이버 지식백과; 탄소나노튜브
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3586702&cid=59277&categoryId=59278
[2] 네이버 지식백과, 탄소 나노튜브 백라이트 유닛
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5141813&cid=42346&categoryId=42346
[3] 네이버 블로그; 탄소나노튜브와 고분자를 결합한 고감도 저비용 압력 센서 개발, 작성자 생기원
https://blog.naver.com/kitechblog/221468594859
이미지:
[1] https://ko.depositphotos.com/37961209/stock-photo-carbon-nanotube-on-white-background.html