나노분말을 대량으로 생산할 수 있는 기술이 개발돼 전자세라믹재료의 원가절감이 가능해질 전망이다.
충남대학교 급속응고신소재연구센터 원창환 교수 연구팀은 주로 마이크로급 분말제조에 사용돼온 자전연소합성법으로 나노세라믹 및 금속분말을 제조할 수 있는 공정을 개발, 벤처기업인 나노랩에 기술이전했다고 23일 밝혔다.
자전연소고온반응법(Self-propagating High-temperature Synthesis)은 원료분말을 혼합하고 점화해 수초 만에 새로운 물질을 합성할 수 있는 공정으로 탄화물·질화물·산화물 등 주로 구조용 세라믹 재료의 합성에 이용된다.
그러나 자전연소합성법은 합성시 연소 온도가 대부분 1800∼2000도 이상으로 주로 수마이크로 이상의 분말합성에 국한돼 있고 연소파의 전파속도가 너무 빨라 반응을 제어하기 매우 어려웠다.
원 교수팀은 이번 연구에서 기존 연소합성시스템에 불활성 염을 첨가할 경우 응고시 보호피막을 형성, 결정성장을 억제함으로써 나노구조가 형성된다는 사실을 밝혀냈다.
이 공정으로 생산 가능한 소재는 구조용 소재뿐만 아니라 PDP용 형광체, MLCC용 티탄산바륨(Ba2TiO4), 2차전지용 리튬코발트산화물(LiCoO2) 등 전자세라믹 분야의 소재까지 다양하다.
기술을 이전받은 나노랩은 이 공법을 이용해 최근 월 3톤 규모의 지르코니아 나노분말 생산을 시작했으며 탄탈륨·텅스텐·질화실리콘 제조라인도 상반기 중 가동할 예정이다.
연구팀은 앞으로 이를 이용한 PDP 및 삼파장용 형광체의 저가 생산공정을 개발, 형광체 분말의 원료비를 수입품의 절반 이하로 줄이는 수입대체효과를 거둘 계획이다.
한편 이번 연구는 과학기술부와 한국과학재단이 운영하는 기초과학연구지원사업의 일환으로 이뤄졌다.
<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>