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꿈의 신소재 '그래핀' 고품질로 여러 층 쌓는 합성법 개발

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작성자 군효송 작성일20-07-28 09:48 댓글0건

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IBS·삼성종기원 "반도체 고집적 전극 등에 활용"

구리-실리콘 합금 기판을 통한 다층 그래핀 성장 모식도
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]


(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리연구단 이영희 단장과 삼성종합기술원, 부산대 공동 연구팀이 고품질의 4층 짜리 그래핀을 합성하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질로, 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다.

하지만 밴드갭(전자의 에너지 차이)이 없어 반도체 소재로 활용하기 어렵다.

그래핀을 여러 층으로 쌓으면 집적 회로를 소형화할 수 있고 밴드갭도 조절할 수 있다.

연구팀은 처음으로 고품질의 다층 그래핀을 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다.

4층 짜리 그래핀의 전자현미경 사진
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]


단결정은 구성 원자의 배열과 배향이 규칙적인 형태로 다결정보다 열·전기 전도도 등이 우수하다.

화학기상증착법(CVD)을 이용해 다층 그래핀을 합성하기 위한 다양한 시도가 있었지만, 품질을 균일하게 성장시키기 어려웠다.

화학기상증착법은 금속 박막 기판 위에 메탄 등 기체를 주입, 기판을 촉매로 해 그래핀 박막을 성장시키는 방법이다.

기체 상태의 원료가 금속 기판을 만나 분해되고, 분해된 탄소들이 다시 결합하면서 그래핀이 만들어지는 원리이다.

연구팀은 우선 구리-실리콘 합금 기판을 만든 뒤 메탄 가스를 주입, 메탄의 탄소 원자와 실리콘 원자가 구리 표면에 균일한 '실리콘-탄소' 층을 만들도록 했다.

이를 통해 구리-실리콘 합금의 탄소 용해도를 높임으로써 균일한 4층의 그래핀을 합성했다.

메탄 농도에 따라 층수 조절도 가능하다고 연구팀은 설명했다.

이영희 단장은 "대면적의 고품질 그래핀을 4층까지 합성한 연구는 이번이 처음"이라며 "구리 전극을 대체할 반도체 고집적 전극 등으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 이날 자에 실렸다.

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정부가 이번 주 주택공급대책을 내놓을 계획인 가운데 유휴지 활용, 용적률 상향 등이 거론되고 있다. /더팩트 DB

국공립 시설 개발·용적률 상향 등 유력시

[더팩트|윤정원 기자] 정부가 이번 주 발표하는 서울 등 수도권 주택 공급 확대 방안에는 어떤 내용이 담길까. 현재로서는 서울시내 유휴부지 및 국책 연구기관 부지를 주택 공급지로 개발하고, 용적률 상향 조정을 통해 기존 개발구역 공급량을 확대하는 내용이 큰 줄기가 될 것으로 보인다.

◆ 서울 내 유휴부지, 국공립 시설 개발

우선 정부의 수도권 주택공급 방안으로는 서울시내 유휴부지와 국책 연구기관 부지를 주택 공급지로 개발하는 방안이 거론된다. 서울 서초구 옛 한국교육개발원 부지, 통일연구원 부지, 국립외교원(외교안보연구원) 부지, 서울연구원 부지, 서울시 인재개발원 부지, 국립전파연구원 부지, 홍릉 연구단지 내 한국개발연구원(KDI) 부지 등이 주요 후보지로 꼽힌다.

서울시내 유일한 군 골프장인 태릉골프장(약 83만㎡)도 1만 가구 이상의 대규모 주택 공급이 가능한 후보지로 주목받고 있다. 태릉골프장 인근 육사아파트에 적용된 용적률 200%, 건폐율 20%를 적용한다면 1만가구 이상의 주택공급이 가능하다.

태릉골프장 외에 국방부 소유 부지 가운데 거론되는 곳은 경기도 하남시의 성남골프장이다. 성남골프장은 위례신도시 동쪽 경계선과 맞닿아 있으며 약 90만㎡ 규모로 위례신도시와 생활권을 공유하고 있다. 육군사관학교 부지의 경유에도 논의 가능성은 열려 있는 상태다.

◆ 도심 아파트 '더 높게'…용적률 상향

서울시의 전체적인 용적률을 상향하는 방식으로 공급량을 늘리는 방안도 유력하다. 용적률은 전체 대지 면적에서 건물 각층의 면적을 합한 연면적이 차지하는 비율을 뜻한다. 용적률이 높을수록 층수가 올라가 공급 물량을 늘릴 수 있다.

용적률 상향 조정 제1주자는 용산정비창이 될 것으로 보인다. 정부가 개발 계획을 밝힌 용산정비창을 중심 사업지역으로 지정한 뒤 용적률을 최대치인 1500%로 끌어올릴 경우 정부가 기존에 계획했던 주택 공급 물량(8000가구)보다 많은 1만 가구 이상 공급이 가능할 전망이다.

3기 신도시 용적률 상향은 확정시된다. 앞서 국토교통부는 수도권 주택 공급을 확대하기 위해 남양주 왕숙, 하남 교산, 인천 계양, 고양 창릉, 부천 대장 등 5개 3기 신도시 용적률을 상향한다는 방침을 밝히고 검토해 왔다.

여기에 더해 정부는 3기 신도시 외 다른 주요 택지에 대해서도 용적률을 높여 주택을 더 넣는 방안을 추진할 계획으로 알려졌다. 국토부는 신혼희망타운을 공급하기 위해 지정한 성남 복정, 구리 갈매, 남양주 진접2, 인천 가정2 공공택지 등지에서 용적률 상향을 통해 주택 공급 수를 늘릴 수 있다. 수도권 30만호 공급 계획에 포함된 과천 과천지구를 포함해 인천 검암역세권, 광명 하안2, 시흥 하중, 안산 장상 등의 택지에서도 용적률이 올라갈 것으로 관측된다.

재개발·재건축 시장에서는 '35층룰' 해제에 귀추가 쏠리고 있다. /더팩트 DB

◆ 공공사업 주체 재건축재개발 규제 완화

정부는 재건축·재개발 규제를 원칙적으로 완화할 수도 있다. LH(한국토지주택공사) 등 공공이 사업 주체로 참여하는 공공재건축을 도입해 개발 이익의 일정액 이상을 공익에 쓴다는 전제에서다. 민간택지 분양가상한제를 적용하지 않고 용적률을 상향하며 입주민의 확정이익을 보장하는 대신 공공임대 물량을 늘리도록 하는 방향이다.

이렇게 되면 사업이 더디 진행되고 있는 압구정 현대아파트 등도 공공재건축 참여를 통해 동력을 얻을 수 있게 된다. 서울시의 '35층룰' 또한 벗어날 수 있다. 현재 서울의 경우 서울시 조례 기준으로 일반주거지역의 용적률은 최대 250%로 제한돼 있고, 층수도 35층 이하로 정해져 있다.

공공재건축을 통해 용적률 및 층수 제한을 풀 경우 현재 재건축을 추진하는 단지들은 최고 50층까지 건물을 올릴 수 있게 된다. 실제로 잠실주공5단지의 경우 건물 일부를 50층까지 높이는 방안을 추진하고 있다. 일각에서는 역세권 등 준주거지역의 용적률(최대 500%)을 현재 상업지역 용적률에 준하는 800∼1000% 수준까지 높이는 방안도 거론되고 있다.

앞서도 정부는 지난 2018년 발표한 공급대책에서 서울의 준주거지역 용적률을 400% 이하에서 500% 이하로 높여주는 방안을 도입한 바 있다. 대신 상향된 용적률 조정분의 50%를 임대주택으로 공급하도록 했다. 역세권의 용도지역을 상향 조정하고, 역세권의 범위를 한시적으로 넓히는 방안 또한 도입한 전례가 있다.

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