그래핀, 물 싫어한다…10년 논쟁에 AI가 마침표 작성일 05-11 48 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">IBS</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QDrwWdLxM8"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="231f8e79fa82ce75e2acdf2064f6eff2bb2abd961752348767b7f8a68ed4b192" dmcf-pid="xwmrYJoMn4" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="탄소(C) 원자 한 층으로 이뤄진 2차원 물질 그래핀은 강도와 전기적 특성이 뛰어나 다양한 분야에서 주목받는 소재다. 게티이미지뱅크" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511114717006bfhp.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="P6xQNuB3i6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511114717006bfhp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 탄소(C) 원자 한 층으로 이뤄진 2차원 물질 그래핀은 강도와 전기적 특성이 뛰어나 다양한 분야에서 주목받는 소재다. 게티이미지뱅크 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6ee377680a9c94b09d2b89daf63cc017d341c724af33342f55cd30cdf3f932f9" dmcf-pid="yBKbRXtWef" dmcf-ptype="general">탄소(C) 원자 한 층으로 이뤄진 2차원 물질 그래핀이 물을 밀어내는 소수성 물질이라는 사실이 규명됐다.</p> <p contents-hash="0a248bc0a6c08f78c52f7676bc777ab379f05c00e12b11e43049d48cf66bebf8" dmcf-pid="Wb9KeZFYLV" dmcf-ptype="general"> 기초과학연구원(IBS)은 조민행 분자 분광학 및 동역학 연구단장과 슈테판 링에 고려대 화학과 교수팀이 인공지능(AI) 기반 시뮬레이션을 활용해 순수한 그래핀이 본질적으로 소수성이라는 사실을 확인했다고 11일 밝혔다. 연구결과는 4월 2일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.</p> <p contents-hash="9370cd0a44600398d071994197116e41de8d6ceddb681c8be05c01dd3ba7f5d2" dmcf-pid="YK29d53Ge2" dmcf-ptype="general"> 그래핀은 강도와 전기적 특성이 뛰어나 다양한 분야에서 주목받는 소재다. 그래핀이 물과 어떻게 상호작용하는지를 두고 그동안 학계에서 10년 이상 논쟁이 이어졌다.</p> <p contents-hash="26c859c199c66a7ca31be5d49135752a758c194eb2bc789cb5a4716fd9fb651d" dmcf-pid="G9V2J10HL9" dmcf-ptype="general"> 일부 실험에서는 물이 그래핀 표면에서 방울처럼 맺히며 소수성 특징을 보였고 다른 실험에서는 물이 잘 퍼지는 친수성을 나타냈다. 이 때문에 그래핀 아래 놓인 기판의 성질에 따라 소수성과 친수성이 결정된다는 '젖음 투명성' 가설이 제기되기도 했다.</p> <p contents-hash="60258635d500d92eccf637231af133410252854462e05d34cb05ac4640eb5f48" dmcf-pid="H2fVitpXdK" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 머신러닝 기반 분자동역학 시뮬레이션을 활용해 그래핀-물 계면을 원자 수준에서 정밀하게 분석했다. 결함이 없는 순수 그래핀 표면 근처의 물 분자들은 소수성 표면에서 나타나는 전형적인 특징인 '돌출형(dangling) O-H' 결합이 나타났다.</p> <p contents-hash="c0142f2bd4a887426fa45ee20f83f56c4f25fc7d5538ff1a8d492c17002e20cd" dmcf-pid="XV4fnFUZRb" dmcf-ptype="general"> 물 분자는 산소(O) 원자 하나와 수소(H) 원자 2개의 결합으로 이뤄졌다. 돌출형 O-H 결합은 산소와 수소 사이의 결합 부위가 표면의 바깥쪽을 바라보는 상태다. 그래핀 층수가 증가할수록 소수성이 뚜렷해졌다.</p> <p contents-hash="c0c5f3f4287a7f81f058a46f38a7ad52bd2aea73b8cc1f60b18bae92fe6b5c2f" dmcf-pid="Zf84L3u5dB" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 기존 그래핀 소수성·친수성 실험 결과 불일치의 원인이 그래핀과 기판 사이에 갇힌 물 분자 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 친수성 기판 위에 놓인 단일층 그래핀은 공기 중에 있는 수증기 형태의 물 분자가 그래핀 아래로 쉽게 침투해 기판과 그래핀 사이에 얇은 층을 형성한다.</p> <p contents-hash="54d731f9e329d05c8511d00f6405d498ff7b98a6be88125e780a47c2be62fbae" dmcf-pid="56QPaUqFRq" dmcf-ptype="general"> 분광 분석에서 그래핀 위의 물과 그래핀 아래에 갇힌 물의 신호가 동시에 측정되면 신호가 일부 상쇄되면서 그래핀이 마치 친수성처럼 보이는 결과가 나타난다.</p> <p contents-hash="21d5e87a69f4a579329ddd33f5ae1b514bebf348fab821511e8df788b42c9cf5" dmcf-pid="1PxQNuB3Rz" dmcf-ptype="general"> 그래핀 층이 두꺼워질수록 물이 그래핀 아래로 침투하는 것이 불리해지면서 물 분자의 갇힘 현상이 거의 발생하지 않는다. 다층 그래핀에서는 그래핀의 본질인 소수성이 그대로 잘 드러나는 이유다. 단일층과 다층 그래핀이 서로 다른 특성을 보인 기존 실험 결과를 통합적으로 설명한 것이다.</p> <p contents-hash="e62b86fecc9aee71a2f05c5a9c23ed01a72d044a2818fa98ea68f2555e2195e9" dmcf-pid="tQMxj7b0M7" dmcf-ptype="general"> 그래핀의 소수성을 규명한 이번 성과는 나노 유체 소자, 담수화 막, 에너지 저장장치, 수소 연료전지 등 그래핀이 쓰이는 다양한 응용 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 매우 얇은 물 분자층도 그래핀 계면 특성을 크게 변화시킬 수 있기 때문에 소자 설계 시 핵심적으로 고려해야 한다는 뜻이다.</p> <p contents-hash="48d706650ae12f603a663fb5f4e573c475fb9ecb272d3cbd9ad0222372614701" dmcf-pid="FxRMAzKpRu" dmcf-ptype="general"> 조 단장은 "그래핀-물 계면에서 나타나는 상반된 실험 결과의 원인을 명확히 규명했다"며 "그래핀 아래 존재하는 물의 역할을 밝혀 그래핀의 본질적인 습윤성을 이해할 수 있게 됐다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="d2c2119e639cf905da93e2abab6a51c020115d2dee378722fb2f886350613782" dmcf-pid="3MeRcq9UJU" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1038/s41467-026-71053-3</p> <p contents-hash="719c37d0df2d94f7b16b81d187493386675776ed7b52deee9b1d91f0dc4d736d" dmcf-pid="0RdekB2uep" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “코스피 8000 뚫고 1만 간다”…삼전닉스·AI가 끌어올린 장밋빛 전망 05-11 다음 남자 개인전 입상 실패…양궁대표팀, 금메달 2개-은메달 1개-동메달 2개로 월드컵 2차 대회 마무리 05-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
