국가핵융합연구소가 개발한 '플라즈마 이용 고순도 나노다이아몬드 정제 기술'은 고순도 나노다이아몬드를 이른 시간 안에 적은 비용으로 정제할 수 있는 기술이다. 핵융합연이 보유하고 있는 핵심 기술인 플라즈마 기술을 활용한 산업 응용 기술이다.
나노다이아몬드는 높은 경도, 열 전도도, 화학물 안전성을 지닌 차세대 소재다. 주된 사용처는 표면 강도를 높이는 코팅, 자동차 윤활유, 연마제, 화장품 등이다. 다양한 산업 분야에 활용되는 미래 산업 핵심 소재지만 만들기가 쉽지 않다.
기존에는 흑연과 폭발물을 혼합한 뒤 폭발시키는 방법으로 나노다이아몬드를 생성했다. 폭발 시 발생하는 불순물을 제거하기 위해 별도의 화학 처리 작업이 필요하다.
정제비용이 많이 들고, 폐기물 처리도 쉽지 않다. 조악한 공정 탓에 산출되는 나노다이아몬드 순도가 떨어지는 것도 문제다. 이 때문에 다른 소재와의 반응도가 떨어져 응용 제품 적용에 한계가 있었다. 대안으로 산화 작용을 이용한 '공기 산화 생성법'이 나왔지만 시간이 이틀이나 걸렸다.
핵융합연은 플라즈마를 활용해 나노다이아몬드에 함유된 불순물을 선택 제거하는 기술을 개발했다. 나노다이아몬드 분말에 '플라즈마젯'이라 불리는 가느다란 플라즈마를 쏘는 식이다. 이 과정에서 활성 산소가 불순물과 선택 반응, 정제가 이뤄진다.
이 방법을 적용하면 화학 처리 없이 불순물 제거 효과를 볼 수 있다. 화학폐기물 처리에 많은 비용을 들일 필요가 없다. 정제 시간도 30분 이내다.
핵융합연은 이 기술로 1700억원 규모인 세계 나노다이아몬드 분말 시장, 1조6247억원 규모인 응용 제품 시장에서 상당한 영향력을 발휘할 수 있을 것이라고 설명했다.
기술 진척도는 3단계다. 원천 기술을 확보, 양산을 위한 시제품 제작이 가능한 수준이다.
이승환 플라즈마요소기술연구팀 선임연구원은 “기존의 나노다이아몬드 생성 비효율성을 줄일 수 있는 원천 기술을 개발했다”면서 “나노다이아몬드 시장에서 경쟁력을 발휘할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
