`차세대 전자소재` 그래핀 개발자들 노벨물리학상 (한국일보 2010.10.05 21:33)

'차세대 전자소재' 그래핀 개발자들 노벨물리학상

한국일보 | 입력 2010.10.05 20:07 | 수정 2010.10.05 21:33

러 출신 안드레 가임·콘스탄틴 노보셀로프 '영예' …

한국인 김필립 교수 아깝게 놓쳐

올해 노벨물리학상은 러시아 출신으로 영국 맨체스터대 물리학과에 재직 중인 안드레 가임(52) 교수와 콘스탄틴 노보셀로프(36) 교수 등 2명에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미는 5일 "차세대 전자소재로 각광받는 화합물 그래핀을 처음 분리해낸 가임 교수와 노보셀로프 교수를 공동 수상자로 결정했다"고 밝혔다.

두께 0.2나노미터(1nm=10억분의 1m)의 탄소원자 한 층으로 이뤄진 그래핀은 실리콘보다 100배 이상 전자를 빨리 이동시키고 휘거나 비틀어도 부서지지 않는다. 구리보다 전류를 100만배나 많이 보내고 다이아몬드보다 2배 이상 단단하다. 그래핀을 이용하면 지금보다 수백배 빠른 반도체와 셀로판지처럼 얇은 모니터, 시계처럼 차는 휴대전화, 종이처럼 지갑에 넣고 다니는 컴퓨터 등을 만들 수 있다.

두 교수가 그래핀을 처음 분리한 건 2004년. 당시 노보셀로프 교수는 가임 교수 실험실에서 박사후연구원으로 일했다. 그 실험실은 금요일마다 하고 싶은 실험을 해보는 전통이 있었다. 두 과학자는 여러 층의 탄소로 이뤄진 흑연에서 한 층을 떼어내면 독특한 물리적 성질이 있을 거라는 한 캐나다 물리학자의 예측을 확인해보기로 의기투합했다. 이들은 흑연에 스카치테이프를 붙였다 뗀 다음 실리콘기판에 얹어 손으로 살짝 문질러봤다. 그래핀이 처음 분리되는 순간이었다.

손영우 고등과학원 계산과학부 교수는 "간단하지만 누구도 시도 못했던 방법"이라며 "그래핀 같은 2차원 결정은 안정된 상태에서 홀로 존재할 수 없다고 알려져 있었기 때문"이라고 설명했다.

국내 물리학계는 이날 수상 소식에 안타까워하는 분위기다. 수상자들은 그래핀에선 전자가 질량이 없는 것처럼 아주 빨리 움직인다는 독특한 성질을 밝혀 2005년 과학학술지 '네이처'에 발표했는데, 당시 한국인 과학자 김필립 미국 컬럼비아대 교수도 같은 내용의 논문을 실었다. 그래핀 분리시점은 뒤졌으나 김 교수가 함께 수상했어도 전혀 이견이 없을 거라는 반응이다.

노보셀로프 교수는 11월10일 제주도에서 열리는 그래핀 관련 학회에 참석할 예정이다. 노벨 물리학상 시상식은 12월10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린다. 수상자들은 1,000만크로네(약 16억7,000만원)의 상금을 반씩 나눠 받는다.

노벨물리학상, 그래핀연구 가임.노보셀로프(종합)

연합뉴스 | 입력 2010.10.05 20:19 | 수정 2010.10.05 20:25

차세대 나노 신소재 '그래핀' 연구 업적

올해 노벨물리학상은 차세대 나노 신소재로 주목받는 2차원 탄소화합물 그래핀(graphene)에 관한 획기적인 연구 업적을 이룬 러시아 출신 과학자 안드레 가임(51)과 콘스탄틴 노보셀로프(36)에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일 올해 노벨물리학상 수상자로 탄소 원자들이 6각형 구조로 결합해 원자 하나 두께의 평면을 이룬 그래핀에 대한 선구적인 연구를 수행해온 두 과학자를 선정했다고 밝혔다.

네덜란드 국적의 가임과 러시아·영국 이중 국적인 노보셀로프는 모두 러시아 출신으로 사제간이며 현재 영국 맨체스터대학에서 함께 교수로 재직 중이다.

위원회는 두 과학자가 탄소로 이루어진 원자 하나 두께의 평면 물질인 그래핀이 양자역학적 특성에 따라 차세대 전자소재 등으로 활용될 수 있는 놀라운 특성들을 가지고 있음을 밝혀냈다고 설명했다.

위원회는 또 그래핀은 도체로서 전기와 열 전도 성능이 뛰어나고, 현존하는 물질 중 가장 얇으면서도 가장 강한 물질이라며 지구상 모든 생명체의 기초를 이루는 원소인 탄소가 다시 한번 우리를 놀라게 했다고 밝혔다.

탄소는 독특한 물성으로 다양한 화합물을 만드는 것으로 유명하다. 탄소 원자끼리 결합해 육각형 평면 구조가 되면 그래핀이 되고 그래핀이 관(tube) 형태로 말려 있으면 탄소나노튜브, 축구공 모양이 되면 풀러렌(fullerene)이 된다.

또 그래핀이 층층이 쌓여 있으면 연필 심으로 쓰이는 흑연이 되며, 흑연이 초고압 상태에 놓이면 그래핀 층 사이에 결합이 형성되면서 다이아몬드가 된다.

가임과 노보셀로프도 2004년 흑연에 접착테이프를 붙여 그래핀 한 층을 떼어내는 데 처음으로 성공했으며, 이렇게 만든 그래핀으로 다양한 실험을 해 그래핀의 우수한 특성들을 밝혀냈다.

그래핀은 가볍고 투명한데다 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통할 정도로 물리적, 전기적 특성이 우수하며, 플라스틱 등 다른 화학물질과의 결합 특성도 우수한 것으로 밝혀지고 있다.

이에 따라 과학계는 그래핀이 미래의 디스플레이와 차세대 반도체, 태양전지 등 전자소재는 물론 자동차와 항공기 강화 신소재 등 구조재로도 각광받을 것으로 전망하고 있다.

위원회는 그래핀이라는 새로운 물질은 최초의 결정성 2차원 물질로 기초과학뿐 아니라 미래 응용분야에도 널리 기여할 수 있는 독특한 특성을 가지고 있다며 이 모든 것이 바로 두 과학자의 획기적인 연구에서 비롯됐다고 평가했다.

두 과학자에게는 1천만 스웨덴 크로네(약 16억 7천만 원)의 상금이 절반씩 수여되며 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린다.

한편 올해 노벨상 수상자는 4일 생리의학상과 이날 물리학상에 이어 화학상(6일), 문학상(7일), 평화상(8일), 경제학상(11일) 순으로 발표된다.

<노벨상 함께 일군 師弟 가임.노보셀로프>(종합)

연합뉴스 | 입력 2010.10.05 21:29

러 물리학연구소 출신.英 맨체스터서 공동 연구

가임, 최초로 노벨상.이그노벨상 모두 수상

올해 노벨 물리학상 수상자인 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프는 모두 러시아 태생으로, 오랫동안 영국 맨체스터대학에서 함께 신소재 연구에 매진해 왔다.

러시아 리아노보스티 통신 등에 따르면 네덜란드 국적의 안드레 가임(러시아명 안드레이 가임)은 1958년 흑해 연안의 러시아 남부 휴양도시 소치에서 태어났다. 1987년 모스크바 근교 모스크바주(州)의 과학도시 체르노골로프카에 있는 고체물리학연구소에서 박사학위를 받았다.

이후 네덜란드 네이메헌대학 교수를 거쳐 지난 2001년부터 영국 맨체스터대학 교수로 재직하고 있다. 동시에 이 대학 나노기술센터 소장도 맡고 있다.

러시아.영국 이중 국적을 가진 노보셀로프는 1974년 러시아 중부 우랄 산맥 인근 스베르들로프스크주의 '니즈니이 타길'에서 태어났다. 역시 체르노골로프카 고체물리학연구소를 졸업했다.

노보셀로프는 이후 네이메헌 대학의 박사과정 학생으로 공부하던 중 가임을 만났으며 박사학위 취득 후 가임을 따라 영국으로 건너갔다. 현재 가임과 함께 맨체스터대학 교수로 일하고 있다.

가임과 노보셀로프는 오랫동안 함께 연구를 해왔다. 네덜란드에서부터 호흡을 맞추기 시작한 두 사람은 2001년 함께 영국으로 이주해 맨체스터 대학에서 본격적인 공동연구를 시작했다. 가임이 이 대학의 나노기술센터 소장으로 먼저 초청을 받았고, 뒤이어 노보셀로프가 그의 연구팀에 합류했다.

두 학자의 최대 연구업적은 이번에 노벨상을 수상한 신소재 '그래핀' 개발이다.

가임은 그래핀 개발 공로로 지난 2007년에 영국 물리학회가 수여하는 모트메달을 받은 데 이어 2008년과 2009년에는 각각 유럽물리학상과 쾨르베르 유럽과학자상을 수상했다.

또 올해 들어서도 미국 국립과학원이 주는 존 J 카티상과 영국 왕립학회의 휴즈메달에도 선정되는 등 화려한 수상경력을 쌓았다.

노보셀로프 역시 그래핀 개발 공로로 2008년 유럽물리학상 등 물리학 분야의 여러 연구자상을 가임과 공동으로 수상했다.

가임과 노보셀로프는 산업용.의료용 접착 테이프로 유명한 '게코 테이프'도 함께 개발했다.

가임은 이 밖에도 자기장 내 물체의 운동을 설명하는 '반자성 부상' 이론을 시연하는 데도 성공했다.

반자성 부상이란 자기장에 놓인 물체가 자성에 반발하는 힘으로 떠오르는 현상을 말하며, 이를 입증하는 '나는 개구리' 실험으로 잘 알려져 있다.

지난 2001년 가임은 자신의 햄스터가 반자기부상을 가장 직접적으로 증명하는 데 크게 기여했다며 논문 공저자로 기재한 일로도 유명하다.

가임은 반자성 부상을 시연한 '나는 개구리' 실험으로 지난 2000년 '괴짜 노벨상'으로 불리는 이그노벨상에 선정됐는데, 5일 노벨 물리학상을 받음으로써 노벨상과 이그노벨상을 모두 수상한 첫 사례가 됐다.

학생 시절부터 가임과 함께 일한 노보셀로프는 불과 36세의 나이에 노벨 물리학상 수상자가 되는 영광을 안았다. 100년이 넘는 노벨상 역사에서도 30대 수상자는 드문 편이다.

노보셀로프는 그래핀 개발 외에도 0.01㎛~0.1㎛ 크기의 미립자 연구 분야에서 두각을 나타내, 네이처와 사이언스 및 소재분야의 권위있는 학술지에 60여 편의 논문을 발표했다.

노벨 물리학상, 게임·노보셀레프 공동수상…그래핀 발견 업적

뉴시스 | 입력 2010.10.05 19:59 | 수정 2010.10.05 20:51

러시아 태생으로 영국 맨체스터 대학에 재직 중인 안드레 게임(51)과 콘스탄틴 노보셀로프(36)가 2010년 노벨 물리학상 공동수상자로 결정됐다.

스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 5일 게임과 노보셀로프가 탄소의 일종인 초박형 탄소2중결합물질 그래핀(graphene)을 최초로 발견한 혁명적 업적으로 물리학상 수상자로 결정됐다면서 이 물질은 전자공학에서 커다란 역할을 할 것으로 기대되고 있다고 밝혔다.

위원회는 이 두 명이 탄소를 원자 하나의 두께에 불과할 정도로 얇게 만들었을 때 양자물리학의 세계에서 기원하는 예외적인 특성을 갖는다는 것을 입증, 양자물리학을 소비자 전자제품 분야에 접목할 수 있는 길을 열었다고 말했다.

위원회는 또 그래핀 실험을 통해 신소재를 개발해낼 수 있게 됐고 보다 속도가 빠른 컴퓨터의 제조를 가능하게 해주는 등 전자공학의 제조에서 혁신을 불러올 수 있게 됐다고 수상 이유를 설명했다.

그래핀은 특히 투명한데다 뛰어난 전도성을 갖기 때문에 투명한 터치 스크린이나 광패널 제조에 적합하며 심지어 태양전지 제조에도 이용될 수 있다.

게임은 자신의 수상 소식을 전해들은 후 가진 전화 인터뷰에서 "수상 소식에 매우 놀랐다. 그러나 평소와 다름 없이 연구 활동을 계속할 것이다. 나는 이전 노벨상 수상자들이 상을 받고 난 뒤 여생을 아무 것도 하지 않고 지낸 것과는 다를 것"이라고 말했다.

그는 지난해에도 그래핀을 발견한 업적으로 권위있는 '코버 유럽과학상'을 수상했었다.

한편 2명의 수상자를 동시에 배출한 맨체스터 대학은 그래핀의 발견은 극소전자공학의 세계에 혁명을 불러올 가능성을 안고 있다고 밝혔다.

게임과 노보셀로프는 모두 러시아에서 태어났지만 게임은 네덜란드 국적을 갖고 있고 노보셀로프는 영국과 러시아의 2중 국적을 갖고 있다. 이들은 모두 맨체스터 대학에 재직 중이다.

이들은 1000만 크로나(150만 달러)의 상금을 나눠갖게 된다.

노벨물리학상 한국인 빠져 논란 나노 신소재 `그래핀` 공동 연구했는데 가임·노보셀로프 2人 수상
기사입력 2010.10.05 20:28:08 | 최종수정 2010.10.06 08:47:42

올해 노벨물리학상은 꿈의 신소재로 불리는 그래핀을 흑연에서 찾아낸 러시아 출신 과학자 2명에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일 안드레 가임(52)ㆍ콘스탄틴 노보셀로프(36) 영국 맨체스터대 교수 2명이 물리학상을 수상했다고 밝혔다. 가임과 노보셀로프 교수는 2004년 최초의 2차원 결정인 그래핀을 찾아냈다.

그래핀의 존재는 이론적으로 1947년 예측됐다. 과학자들이 찾아오던 물질은 생각보다 쉽게 발견됐다. 연구팀은 스카치테이프로 흑연에서 원자 한 층씩을 분리했다. 그래핀은 탄소원자 하나 두께인 0.5㎚(1㎚=10억분의 1ｍ) 정도로 얇지만 안정성이 뛰어나 꿈의 신소재로 주목받는다. 그래핀은 전자이동도가 매우 높다. 전자가 질량이 없는 물질처럼 운동해 실리콘 반도체보다 100배 이상 빠르다. 또 잘 휘고 투명하며 열전도율이 높아 미래 초소형 장치에 쓰일 핵심 소재로 각광받고 있다. 노보셀로프 교수는 오는 11월 10일 제주도에서 열리는 과학기술단체총연합회 다산콘퍼런스에 올 예정이다.

2005년 그래핀의 물리적 특성을 규명했던 김필립 미국 컬럼비아대 교수(42)가 수상자에서 빠져 아쉬움을 더했다. 이번 두 수상자와 김 교수는 2005년 동시에 같은 결과를 담은 논문을 `네이처`에 발표한 바 있다.

김 교수는 한국인 중 유력한 노벨상 후보자로 거론돼 왔다. 김 교수는 저차원 탄소 나노 물질에서의 전자 및 열 수송 현상 규명과 이를 이용한 차세대 탄소 나노 소자 제작을 선도하고 있는 세계적 권위자다. 특히 그래핀에서 반정수배 양자홀 효과를 세계 최초로 관측해 전하를 운반하는 전자 및 홀의 유효질량이 `0`이 될 수 있음을 실험적으로 입증했다.

한 과학기술계 인사는 "3명까지는 상을 수상했던 사례를 볼 때 한국인도 처음 노벨상 수상자를 낼 수 있었는데 아쉽게 됐다"고 말했다. 김 교수는 그래핀 연구 업적을 인정받아 2008년 제18회 호암상을 수상하기도 했다.