알루미늄 분말 소재의 효용성을 크게 높일 수 있는 신기술이 개발됐다.
김경태 재료연구소(KIMS) 분말·세라믹연구본부 책임연구원은 알루미늄 분말 소재의 산소 반응도를 2배 이상 높이고 취급 안정성도 확보한 '극미세 알루미늄 분말 표면처리 기술'을 국내 처음으로 개발했다고 25일 밝혔다.
이 기술은 알루미늄 분말 표면에 존재하는 자연 산화막을 제거하는 대신 열역학적으로 안정된 불소계열 유기물을 코팅, 분말 소재의 산소 반응성과 취급 안정성을 동시에 확보할 수 있다. 즉 유기물 코팅층을 250℃ 이하에서 열처리로 쉽게 제거할 수 있어 고체 연료를 비롯한 알루미늄 분말의 높은 산화반응성을 이용한 분야에서 높은 활용성이 기대된다.
코팅층은 외부 산소와 직접 반응을 방지하기 때문에 상온 및 상압 환경에서 알루미늄 분말의 취급 안정성을 유지시켜 준다.
알루미늄은 다른 금속 소재에 비해 산화반응 속도가 빠르고, 생성되는 열에너지의 양도 매우 많다. 미국, 러시아 등 선진국은 알루미늄 분말의 격렬한 산화반응을 이용해 추진체, 화약, 용접용 소재, 태양전지 전극소재로까지 활용하고 있다.
하지만 이러한 알루미늄 분말의 뛰어난 물성은 표면에 형성된 나노미터 두께의 자연 산화막을 제거할 때 비로소 온전히 발휘된다. 이 자연 산화막은 알루미늄 분말이 외부 산소와 바로 반응하는 것을 방지하는 안전막 역할도 하지만 동시에 알루미늄의 고유 물성 발현을 방해하는 장애물이기도 하다.
김 연구원은 분말 표면의 자연 산화막을 대체할 수 있는 불소계 유기물을 코팅 소재로 도입해 이 같은 문제를 해결했다.
김경태 연구원은 “인공위성 발사체용 로켓의 고체연료 소재, 용접 소재로 바로 적용 가능하고, 태양전지를 포함한 각종 전자소자의 고전도성 금속 페이스트 소재로 활용할 수 있다”면서 “기존 알루미늄 분말 제조 기술 고도화는 물론 국산 알루미늄 분말의 고부가가치화와 수입 대체에 크게 기여할 것”이라 말했다.
한편, 현재 알루미늄 분말 세계 시장 규모는 약 2억 달러로 추정된다. 몇몇 국가는 미세 알루미늄 분말을 전략 품목으로 지정해 반출을 금지하고 있다. 이 기술은 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트' 최신호 온라인판에 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
