- 기능성 복합산화물 제조 공정을 획기적으로 개선한 신공정 기술 개발 -
- 세계적 학술지‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports, 네이쳐 자매지)’ 게재 -
국내 연구팀이 기능성 복합산화물 제조시간을 기존 공정 대비 1/30로 단축할 수 있는 기술을 독자 개발하는데 성공했다.
한국원자력연구원(원장 하재주)은 신소재개발실 연구팀이 기능성 복합산화물을 획기적으로 빠르게 제조할 수 있는 새로운 공정 기술을 개발했다고 7월 12일 밝혔다.
기능성 복합산화물은 압전성, 초전도성, 강자성 등 전기적, 자기적 특정 기능이 나타나도록 만든 화합물로, 센서, 트랜스듀서, 촉매, 연료전지 등 전자 부품 및 소자의 핵심소재로 다양한 분야에서 활용되고 있다.
- 고에너지 기계화학적 산화물 합성 기술 장비
※ 복합산화물(complex oxide) : 산소와 두 개 이상의 서로 다른 원소들을 화학적으로 결합시켜 형성한 화합물 ※ 압전성 : 힘을 가할 때 전력이 발생하거나 전압을 가할 때 힘이 발생하는 성질 ※ 초전도성 : 저항없이 전기가 흐르는 성질 ※ 강자성 : 스스로 자기화되어 자석이 될 수 있는 성질
기존의 복합산화물 제조 공정은 원료 혼합 및 분쇄, 열처리, 성형, 재열처리 과정으로 복잡하게 진행된다. 특히 원료 혼합과 열처리 단계는 30시간 이상의 공정과 850℃ 이상의 정교한 열처리가 필요하다. 때문에, 제조 과정이 복잡할 뿐 아니라 재현성(再現性)과 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.
이에 신소재개발실 연구팀은 원료 혼합 및 분쇄 시 가해지는 에너지를 3배 이상 증가시켜, 혼합과 동시에 기계화학적 반응(mechanochemical reaction)을 발생시키는 ‘고에너지 기계화학적 산화물 합성 기술’을 개발했다. 그 결과, 추가 열처리 단계없이 상온에서 1시간 내에 최종 산화물을 안정적으로 합성하는데 성공했다.
연구팀 박진주 책임연구원은 “공전, 자전 비율을 고려한 회전율 설계, 높은 원심가속도 구현을 위한 기계적 밸런스, 냉각기술이 공정시간 단축과 재현성 향상의 핵심”이라고 설명했다.
한편, 연구팀을 이끄는 이민구 책임연구원은 이번 기술이 “충분히 상용화가 가능한 수준”이며, 첨단산업에 필수적인 기능성 복합산화물의 “고효율 대량 생산을 통해 국내 부품 소재 산업 활성화에 크게 기여”할 것으로 기대한다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 복합 자연과학 분야 세계적 학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports, 네이처(Nature) 자매지)’ 온라인판 4월호에 게재됐다.
- 사이언티픽 리포트 게재 화면
- 고에너지 기계화학적 산화물 합성 기술 개념
- 기존 공정과의 비교
- 기능성 복합산화물 사용처 : 기기진단용 진동센서 소재 (압전물질)
