대표적으로 TiN(Titanium Nitride) 나노분말을 꼽을 수 있다. PET 플라스틱 소재에 적용해 다양한 기능성을 발휘하는 해당 나노분말은 평균 입도 사이즈가 20나노미터(nm)의 미세분말이며, 비표면적이 48m²/g으로 미량으로 넓은 면적에 적용할 수 있는 분말이다.
최소 14ppm 이상의 투여만으로도 80% 이상의 UV 차단 효과를 낼 수 있다. 또 최소 100ppm 첨가 시, 탄산 및 산소 등 Gas Barrier성이 10배 정도 향상돼 탄산음료의 유통기한을 연장시키는 것이 가능하다.
미량의 첨가만으로 PET병 프리폼 성형 과정에서 30%가량의 성형온도를 낮출 수 있기 때문에 에너지 절감 효과는 물론 생산 과정에서 20% 블로잉 속도가 향상돼 작업 속도가 빨라진다. 동시에 PET의 강도가 증진돼 원료 절감이 가능한 소재라는 설명이다.
관계자에 따르면 이런 특성을 토대로 탄산음료 및 생수병 등 PET의 강도 및 Barrier 증진을 요구하는 기업에서 높은 관심을 표하고 있다는 전언이다.
뿐만 아니라 TiN은 자동차 및 건축용 윈도우필름과 같은 열차단 필름, 엔지니어링 플라스틱, Solar Vacumm 등의 열에너지 향상 등에도 탁월한 성능을 보여주고 있는 제품이다. PET 프리폼을 비롯해 윈도우필름 제조사에서 역시 다양한 적용을 위해 테스트를 진행하고 있다.
지금까지 나노분말은 학문적인 범주에서 논의되거나 Pilot Scale로 생산돼 왔다. 이는 시장이 성숙되지 않아서 분말의 가격이 비싸고 사용자 입장에서 분산기술이 미확립된 원인도 있다는 게 관계자의 설명이다.
그러나 최근에 한국에 소개되고 있는 Hefei Kaeir Nano Powder는 세계적으로도 찾아보기 드물게 Ceramic Nano Powder를 대량생산, 다양한 산업과 제품에 실제로 적용해 기존의 물성을 개선하거나 획기적인 새로운 특성의 제품들을 만들어 내고 있다.
나노분말을 적용해 새로운 특성을 보이는 예를 들면 Graphene과 나노실리콘을 2차전지 음극재로 쓸 때 전지의 에너지밀도를 증대시켜 전지용량을 개선할 수 있고, TiN을 유리원료에 첨가할 때 용해로 온도를 140C 정도를 낮추는 새로운 효과도 발견된다. 또 전자제품의 성능 개선에 따른 열을 방출하기 위한 방열재료, 엔지니어링플라스틱 복합재료의 용도로 쓰이기도 하며 금속과 세라믹 복합체 모합금을 이용해 기존 금속의 취약성을 보완하거나 기계적 성질을 획기적으로 향상시켜 자동차 부품의 경량화 및 고성능 금속복합재료를 가능케 한다.
나노 기술의 혁신적인 발전…꿈의 신소재 눈길
Si3N4 (Silicon Nitride)는 적외선 흡수율이 97% 이상이며, 이 기능을 토대로 나일론 폴리에스테르 특수 방직물을 만들 수 있다.
강한 전도성 성질을 지닌 특성에 맞게 방열재료로서 방열판 코팅제 및 방열소재로서 다양한 분야에 적용할 수 있다. SiC도 Nylon의 강도를 증진 시켜주는 역할을 할 수 있고, 엔지니어링 플라스틱에 적용해 더욱 강도를 높여주는 역할을 담당한다.
한별산업 다양한 세라믹 나노 분말 국내 공급
한별산업에 따르면 기존 나노분말 생산 방식은 초음파 혹은 연마법에 의한 마이크로 크기의 분말 생산 방법이 대부분이었지만, 해당 업체가 선보인 기술은 나노급 분말 생산을 가능하게 하는 플라즈마 기상합성법이다. 특히 생산과정 중 산소를 필요로 하지 않아 환경오염을 일으키지 않는 친환경 기술이고, 안정적으로 대량 생산이 가능한 특허를 가지고 있는 고유의 기술이다.
지난 2009년 중국 안휘성 Hefei市에 설립된 Hefei Kaier Nano Energy&Technology는 현재 연간 최대 1000톤의 생산 시스템을 갖추고 다양한 나노분말을 생산한다. 현재 일본, 유럽, 미국 등 유수의 업체들에 공급하고 있으며, 이 중 일부 제품은 세계 최대 규모로 평가받고 있다. 해당 업체는 2017년 1월부터 한국 대리점을 맡아 그 영역을 확장하고 있다.
한편, 해당 업체는 지난 1997년부터 이탈리아 포메톤사의 한국 대리점으로 75년 기술의 철 및 비철금속분말을 국내 자동차 부품, 전자재료, 다이아몬드공구, 화학산업 등 다양한 분야에 공급했고, 지난해부터 분야를 확대해 Hefeir Kaier Nano의 나노분말을 국내에 공급 중에 있다.
또한, 오는 2018년 7월 11~13일 KINTEX에서 개최되는 Nano Korea 전시회에 참가할 예정이다.
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