나노미터 크기의 전자재료용 세라믹과 금속재료용 분말을 싸게 대량 생산할 수 있는 공정이 순수 국내 기술로 개발됐다. 나노분말재료란, 100nm 이하의 분말재료를 통칭하는 용어로 재료가 이 크기 이하로 작아지면 물리, 화학, 기계적 성질이 기존의 재료와는 상이한 거동을 보이기 때문에 차세대 소재로 인식되고 있다. 과학기술부에 따르면, 충남대학교 원창환 교수팀은 자전연소고온합성법 SHS(Self-propagating High-tempera -ture Synthesis)를 활용해 원료분말을 혼합한 뒤 특정 물질로 점화시킴으로써 몇 초만에 새로운 나노 크기의 물질을 합성할 수 있는 공정을 개발했다. 약 30년 전 러시아에서 개발된 SHS는 분말 합성 시 연소 온도가 1800-2000℃ 이상으로 합성 물질의 크기가 수 ㎛ 이상에 그치고 연소 반응을 제어하기 어려운 단점을 갖고 있었다. 그러나 원창환 교수팀이 개발한 공정은 연소 때 3000℃ 이상의 온도를 낼 수 있는 특정 발화 물질을 사용하고 SHS 과정에 불활성 염을 첨가한 것으로 연소 반응온도를 쉽게 제어할 수 있는 것은 물론, 입자 외부에 보호막까지 형성케함으로써 입자 간 응집 또는 성장을 억제해 나노구조의 혼합물 생성을 가능케 했다. 이에 따라 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 실리콘, 탄화텅스텐, 탄화 티타늄 등 나노분말을 대량으로 생산할 수 있는 새로운 길을 열었다. 더욱이 탄화물과 질화물 등 구조용 소재뿐만 아니라 형광체를 비롯해 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)에 사용되는 각종 나노미터급 전자부품 제작에도 자전연소고온합성법 공정을 사용할 수 있어 이미 이 공정을 이용해 몇몇 소재들이 양산되고 있다. 또 휴대폰, 컴퓨터의 핵심부품인 적층세라믹축전기(MLCC), 2차 전지용 소재, 투명 전구, 수소 에너지용 소재, 방사능 차폐용 재료, 방탄소재 등을 제작할 수 있다. 특히, 새로운 방법 공정을 사용하면 현재 ㎏당 일본산 15만원, 중국산 8만원에 달하는 안정화지르코니아의 단가가 5000원에 그치는 등 각종 제품의 제작비를 적게는 절반까지 낮추며 재질은 오히려 뛰어난 제품들을 얻을 수 있다. <나노랩> 등이 이미 원창환 교수의 공정법을 이용해 일부 제품의 대량 생산에 들어갔으며 2003년 1월19일에는 베이징 경능기업유한공사와 일시불 50만달러, 매출액의 3%를 로열티로 받는 조건으로 기술이전 의향서를 체결했다. 단, 중국에 이전되는 기술은 니켈 분말재료 공정기술에 국한된다. 원창환 교수는 지금까지 관련 기술에 관해 500여 건의 연구결과를 국내외 학술지와 학술회의에서 발표했으며 34건의 특허를 취득했다. 또 SHS를 활용한 새로운 공정법은 2002년 11월 미국재료학회에서 발간하는 세계적 재료공학 학술지인 <Journal of Material Research> 등에 발표됐다. 개발과정은 과기부 기초과학연구지원사업의 일환으로 한국과학재단(이사장 김정덕)의 지원을 받았다. <Chemical Daily News 2003/01/30> |
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