`나노분말`은 수백개의 원자가 응집된 100nm 이하의 입자를 의미한다.
나노입자는 입자 자체 또는 입자간 나노 구조화로 인해 기존 마이크론 크기의 재료로는 얻을 수 없는 독특한 기계·전기·자기적 및 광학적 특성을 띠게 된다. 1990년대 초 이러한 사실이 알려지면서 전 세계적으로 나노분말소재 연구가 경쟁적으로 이뤄지고 있다.
지난 26일 재료연구소에 열린 소재융합기술 세미나에서 김병기 울산대 교수(첨단소재공학부)는 “나노분말은 첨단 고부가가치 산업을 중심으로 응용 분야가 급속히 확대되는 추세”라며 “다양한 나노분말을 대량 생산할 수 있는 기술, 나아가 나노복합재료 등 이를 응용한 기술 및 상업화 연구가 활발하게 진행되고 있다”고 말했다.
김 교수는 재료연구소에서 20여년간 재직하며 연구개발상, 최우수연구상, 과학기술부 20세기 100대 기술상 등을 수상했고, 국가과학기술위원회 나노기술전문위원으로 활동해 온 나노소재 전문가다.
나노분말소재 연구와 상용화는 1990년대 미국에서 화학물질을 분해해 나노크기의 분말로 응집하는데 성공하면서 시작됐다. 당시 미국 나노다인(Nanodyne)사는 화학 용액의 분해·결합으로 100nm 이하의 카바이드 미립자 제조 공정을 개발, 초고강도 재료 생산에 적용했다.
우리나라는 재료연구소가 차세대 초고강도 초경공구용 분말합성 기술을 개발, 상용화했다. 이 기술을 이전받은 기업은 연 200톤의 나노분말을 생산해 세계로 수출하고 있다.
또 재료연은 초미립 금속 및 세라믹 분말에 관한 신제조 공정(열화학공정, Thermochemical Process)을 국내에 도입해 초미립 분말 합성과 이를 이용한 초경합금 산업화 등에서 성과를 올렸다. 초미립 초경 분말합성 기술은 국내 산업화에 성공해 민간 벤처기업 설립으로 이어졌다.
나노소재 전문가들은 지금까지 개발·응용화한 나노분말 기술과 소재는 시작에 불과하다고 말한다. 국제적 첨단기술 분석기구인 IWGN(Interagency Working Group on Nanoscience, Engineering and Technology)에서는 나노 금속 미립자의 탁월한 기계적, 기능적 특성은 향후 전 산업분야에 상상할 수 없을 정도의 파급효과를 가져올 것이라고 예측했다.
풀어야 할 과제도 있다. 안정성 문제다. 나노입자는 급격한 산화 및 폭발성이 있어 제조 및 취급이 매우 힘들다. 이러한 문제를 고려해 최근에는 입자합성기술 등 새로운 합성 제조기술 연구가 활발하다.
김병기 교수는 “나노분말 소재는 정보, 전자산업은 물론이고 화학의 촉매, 센서, 필터, 자동차·항공우주의 경량나노·친환경 소재, 에너지 분야의 태양·수소전지까지 21세기 첨단산업 분야에 막대한 파급효과 및 일대 혁신을 가져올 것”이라고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
