알루미나 분말에 암모니아 처리 새 방식
순도 높이고 생산단가 낮춰 경쟁력 충분
순도 높이고 생산단가 낮춰 경쟁력 충분
■ 사업화 유망 히든 테크
전자기기의 발열은 부품과 기기의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 전자의 이동을 통해 정보를 전달하고 처리하는 전자부품은 소형화와 집적화가 진행될수록 발열문제를 피해가기 힘들다. 특히 발광다이오드(LED)는 열이 많이 나 이를 낮추는 게 주요 이슈다. 이 때문에 기업들은 기판 자체에서 열을 낮추는 방열기판 소재 개발에 적극 나서고 있다.
질화알루미늄은 방열 특성으로 인해 주목받고 있는 소재다. 알루미늄 금속이나 산화알루미늄(알루미나) 분말을 화학처리해 만드는 질화알루미늄은 현재 LED용 기판으로 주로 쓰이는 알루미나에 비해 특성이 우수하다. 또 반도체용 방열기판과 금속막박 접착 기판, 화합물 반도체용 레이저 소자용 기판, 하이브리드 자동차 전원제어용 기판 등에 폭넓게 활용될 수 있다.
정우식 영남대 교수(화학공학부)는 일본 도쿠야마가 세계 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 질화알루미늄 분말을 훨씬 경제적이고 간단하게 만들면서 순도를 높일 수 있는 제조공정을 개발했다. 질화알루미늄 제조특허를 보유한 도쿠야마가 갖고 있는 제조 방식은 알루미나 가루에 탄소를 혼합한 후 질소가스를 흘려보내 화학적으로 변화시키는 방법. 그러나 1700∼1800도의 고온이 필요하고, 처리 후 남은 탄소를 없애기 위해 태우는 과정에서 불순물이 남아 순도가 떨어지는 문제가 있었다.
정 교수는 20여년간의 연구를 통해 알루미나 분말에 암모니아나 수소ㆍ질소 혼합가스를 처리하는 새로운 방식을 개발했다. 이 방법은 온도가 1000도 정도로 낮아 경제성과 생산성이 높고, 탄소를 혼합하는 공정이 필요 없다 보니 공정이 간단할 뿐만 아니라 탄소로 인한 불순물 문제가 없다. 순도가 높으면서 생산단가는 약 20∼30% 낮아 충분한 경쟁력을 갖췄다는 평가다. 도쿠야마가 갖고 있던 특허가 만료돼 독자 기술을 갖고 기존 시장구도를 재편할 수 있는 기회도 맞았다.
정 교수는 "국내에서 KC, 대한세라믹스 등이 질화알루미늄 생산을 위해 기술 개발을 하고 있지만 기존 방식이 갖고 있는 불순물 문제 등을 극복하지 못해 어려움이 있다"며 "연구실에서 검증한 공정을 갖고 규모를 키우는 과정을 거치면 충분한 경쟁이 가능할 것으로 본다"고 말했다.
절연소재 시장은 미국과 일본 기업들이 선점하고 있으며, 차세대 반도체 패키지용 절연소재도 독점구조로 이뤄져 있다. 이 가운데 국내 절연소재(분말) 시장은 2012년 4483억원 규모에서 2015년 6923억원으로 성장할 전망이다.
정 교수는 "현재 기업들이 많은 관심을 표시해 오고 있는 만큼 추가연구를 통해 공정규모를 키우는 일에 집중할 것"이라고 밝혔다.
정 교수는 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업을 통해 추가 연구 후 기술사업화에 나설 계획이다. 안경애기자 naturean@
전자기기의 발열은 부품과 기기의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 전자의 이동을 통해 정보를 전달하고 처리하는 전자부품은 소형화와 집적화가 진행될수록 발열문제를 피해가기 힘들다. 특히 발광다이오드(LED)는 열이 많이 나 이를 낮추는 게 주요 이슈다. 이 때문에 기업들은 기판 자체에서 열을 낮추는 방열기판 소재 개발에 적극 나서고 있다.
질화알루미늄은 방열 특성으로 인해 주목받고 있는 소재다. 알루미늄 금속이나 산화알루미늄(알루미나) 분말을 화학처리해 만드는 질화알루미늄은 현재 LED용 기판으로 주로 쓰이는 알루미나에 비해 특성이 우수하다. 또 반도체용 방열기판과 금속막박 접착 기판, 화합물 반도체용 레이저 소자용 기판, 하이브리드 자동차 전원제어용 기판 등에 폭넓게 활용될 수 있다.
정우식 영남대 교수(화학공학부)는 일본 도쿠야마가 세계 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 질화알루미늄 분말을 훨씬 경제적이고 간단하게 만들면서 순도를 높일 수 있는 제조공정을 개발했다. 질화알루미늄 제조특허를 보유한 도쿠야마가 갖고 있는 제조 방식은 알루미나 가루에 탄소를 혼합한 후 질소가스를 흘려보내 화학적으로 변화시키는 방법. 그러나 1700∼1800도의 고온이 필요하고, 처리 후 남은 탄소를 없애기 위해 태우는 과정에서 불순물이 남아 순도가 떨어지는 문제가 있었다.
정 교수는 20여년간의 연구를 통해 알루미나 분말에 암모니아나 수소ㆍ질소 혼합가스를 처리하는 새로운 방식을 개발했다. 이 방법은 온도가 1000도 정도로 낮아 경제성과 생산성이 높고, 탄소를 혼합하는 공정이 필요 없다 보니 공정이 간단할 뿐만 아니라 탄소로 인한 불순물 문제가 없다. 순도가 높으면서 생산단가는 약 20∼30% 낮아 충분한 경쟁력을 갖췄다는 평가다. 도쿠야마가 갖고 있던 특허가 만료돼 독자 기술을 갖고 기존 시장구도를 재편할 수 있는 기회도 맞았다.
정 교수는 "국내에서 KC, 대한세라믹스 등이 질화알루미늄 생산을 위해 기술 개발을 하고 있지만 기존 방식이 갖고 있는 불순물 문제 등을 극복하지 못해 어려움이 있다"며 "연구실에서 검증한 공정을 갖고 규모를 키우는 과정을 거치면 충분한 경쟁이 가능할 것으로 본다"고 말했다.
절연소재 시장은 미국과 일본 기업들이 선점하고 있으며, 차세대 반도체 패키지용 절연소재도 독점구조로 이뤄져 있다. 이 가운데 국내 절연소재(분말) 시장은 2012년 4483억원 규모에서 2015년 6923억원으로 성장할 전망이다.
정 교수는 "현재 기업들이 많은 관심을 표시해 오고 있는 만큼 추가연구를 통해 공정규모를 키우는 일에 집중할 것"이라고 밝혔다.
정 교수는 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업을 통해 추가 연구 후 기술사업화에 나설 계획이다. 안경애기자 naturean@
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