올해 노벨 물리학상은 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀을 처음 발견한 안드레 가임 영국 맨체스터대 교수(52)와 같은 대학 콘스탄틴 노보셀로프 교수(36)에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 "탄소 원자가 육각형 벌집 구조로 결합하면서 탄소 원자 하나의 두께를 이루는 그래핀에 대한 선구적 연구를 수행해 온 두 과학자를 노벨물리학상 공동 수상자로 선정했다"고 5일 발표했다.

가임 교수는 네덜란드 국적이며,노보셀로프 교수는 러시아 출신의 영국 과학자다. 이들은 흑연(그래파이트)에서 스카치테이프 방법을 사용해 가장 얇게 한 층을 떼어낸 그래핀을 처음으로 만들고 이를 실리콘 기판 위에 얹는 방법을 2004년 사이언스지에 게재하면서 세계의 주목을 받았다. 또 이듬해 김필립 미 컬럼비아대 교수와 함께 그래핀의 특성을 분석해 네이처지에 실었다.

그래핀은 인류가 만들어 낸 최초의 '2차원 결정체'다. 현존하는 물질 중 가장 단단하고 얇은(약 0.2 나노미터) 물질로 알려져 있으며 상온에서 열 전도율이 가장 좋고 구리보다 전류밀도(단위면적당 전자를 보낼 수 있는 양)가 100만배 이상 좋다. 따라서 지금보다 수백 배 이상 빠른 반도체를 만들 수 있는 소재로 각광받고 있으며, 휘거나 비틀어도 깨지지 않아 '플렉서블 디스플레이'의 원천 기술로 주목받고 있다.

그래핀은 '2차원 물질은 안정된 상태로 존재할 수 없다'는 양자역학적 예측을 뒤집은 것이다. 대신 높은 에너지와 속도를 갖는 물질에 적용되는 '양자전기동력학(양자역학과 특수상대성이론이 모순없이 결합하는 이론)'에 따라 마치 질량이 없는 것처럼 전자가 움직인다.

손영우 고등과학원(KIAS) 계산과학부 교수는 "고체물리학과 입자물리학의 중간 정도 되는 특이한 전자의 성질을 인류 사상 최초로 발견한 것에 의미가 있다"며 "우리 나라는 그래핀 응용에 뛰어난 기술을 갖고 있는 만큼 앞으로 기대해 볼 만한 연구 분야"라고 말했다. 삼성테크윈과 함께 그래핀센터를 운영 중인 성균관대 연구진은 최근 '그래핀 투명전극 기반 롤투롤 기반 공정을 이용한 플렉서블 터치스크린 개발' '요오드산 환원제를 통한 그래핀 상온 대량 합성법' 등 연구성과를 속속 발표하고 있다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com