Study of Reduced Graphene Oxide Property and Application

Graphene Oxide(GO)는 일반적인 실험실 혹은 실내 환경에서 작업이 가능한 물질이다. 사용방법도 간단하고 물질 접촉에 따른 독성도 없어서 작업에 아주 용이하다. 자체 특성상 비전도성 특성을 가지지만 열이나 레이저로 가공을 하면 에너지가 가해진 부분에서 환원과정이 발생하여 “Reduced Graphene Oxide(rGO)”가 되면서 전기 전도성을 가진다. 당연히 가공이 안된 면은 비전도성 성질을 그대로 가지면서 두 가지 특성을 동시에 가진 형태로 제작이 가능하게 된다. 입력된 에너지의 양에 따라서 전기적 특성이 달라지는데, 즉 전기적 저항에 차이가 발생한다. 레이저로 같은 위치를 반복하여 가공을 하면 저항 값이 감소하는 특성을 내장 하고 있다. 이러한 특성으로 인하여 반도체 및 메모리에 활용이 되고 있으며, 향후 자체 복합 회로도 제작이 가능할 것으로 보인다. 본 연구에서는 rGO 의 전기적 특성을 재 조명하면서 레이저 에너지의 양과 그에 따른 변화를 보고 활용분야의 확인과 적용을 하려고 한다. rGO 프로세서 과정에서 형태상 부풀어 오르는 성질을 이용하여 분자간의 접촉 면적이 커지는 점을 착안하여 다양한 이온을 혼합하여 특정 센서로 활용을 모색하고 있으며, 특히 의료 분야에서 혈액을 대상으로 하는 센서의 개발을 주로 이루어 지고 있다. 이러한 방법은 기존의 단백질과 각종 효소에 의지하여 제작되고 있는 고가의 반응 물질을 이용한 센서를 물리적인 성질을 이용한 센서로 대처하며, 효소나 단백질 센서의 고질적인 보관과 유통기한의 문제에서 해결의 돌파구를 제시할 것으로 보여진다. 의료분야에서 효소를 사용한 측정분야에서 가장 크게 사용되고 있는 분야는 혈당의 측정 즉 포도당을 측정하는 것으로 당뇨병 환자를 주 타깃으로 하는 분야이다. 본 분야의 센서부분은 위에서 언급한 효소를 사용한 센서로 인하여 생산단가가 높고 유통기한으로 이한 보관의 주의가 필요한 문제가 있다. 때문에 포도당 측정에 있어서 rGO 를 활용한 센서를 제작할 경우 낮은 가격에 대량의 생산의 길이 열릴 것으로 예상이 된다. 이러한 대량 생산을 위해서는 쉽고 빠르게 제작이 가능한 기기가 있어야 하며 본 연구에서는 직접 레이저 가공기를 활용한 방법을 제안한다. 레이저 가공기는 산업용 로봇이나 기타 범용 모터를 활용한 구성으로 제작과 구성이 용이하다. 또한 소형화를 통해 센서를 개인적으로 프린터에서 인쇄를 하듯 센서도 필요할 때 가정이나 장소에 구애가 없이 제작이 가능하며, 재료의 독성이 없으므로 폐기나 보관시 제약이 없어야 한다. 이러한 보관과 폐기의 용이성에 쉬운 제작과 대량 생산 및 자가 생산으로 접근성을 위한 여러 실험과 환경조건을 제시를 해야 한다. 본 연구는 독성이 없는 GO 를 사용하여 rGO 를 생성하는 방법을 쉽고 빠르게 제작이 가능한 레이저 스크라이버의 사용과 함께 제작된 rGO 의 성능 분석과 포도당의 직접적인 측정을 통하여 포도당측정의 가능여부 및 향후 개선안과 방향을 소개할 것이다. ⓒ 2016 DGIST