서로 다른 나노입자를 `레고블록`처럼 쉽게 붙인다…복합입자 합성기술 개발

전기연, 친환경 습식공정서 복합입자 합성
최적 합성조건 확립..배터리, 반도체 등 활용
나노입자들은 물리적·기계적으로 충돌시키는 방식으로 고분자 마이크로입자 표면에 부착할 수 있는 기술이 개발됐다. 앞으로 배터리, 촉매, 제약·바이오, 반도체 등 서로 다른 소재 결합을 통해 기능성 복합 입자를 만드는 데 널리 쓰일 전망이다.

한국전기연구원은 유승건 박사 연구팀이 단순한 기계적 충돌만으로 무기 나노입자를 고분자 마이크로입자 표면에 붙일 수 있는 '복합입자 합성기술'을 개발했다고 16일 밝혔다.

이 기술은 소행성 충돌로 달에 크레이터(구덩이)가 형성되는 것에 착안한 것으로, 고분자의 마이크로 입자 표면을 중심으로 무기 나노입자를 하나씩 부착해 껍데기처럼 감싸는 구조로 결합한다. 서로 다른 소재 간 결합 기술은 배터리 전극 소재, 촉매 시스템, 반도체 패키징 등 다양한 산업 분야에 널리 쓰이고 있지만, 습식화학공정 적용으로 여러 단계를 거쳐야 하고, 비용이 추가로 든다. 또한 용매 사용에 따른 환경문제 발생과 화학적 결합 유도를 위한 표면 기능화 기술 등에도 제약이 있었다.

연구팀은 수십 종의 무기 나노입자와 크기·물성이 서로 다른 마이크로입자들을 다양하게 조합해 용매를 사용하지 않고 건식공정에서 최적의 합성 조건을 확립하는 데 성공했다. 나노입자의 부착 정도, 계면의 결합 안정성 등을 정량적으로 분석하고, 열적·기계적·화학적 내구성까지 평가하는 기술도 확보했다. 이를 토대로 다양한 환경에서 내구성을 갖고 자성과 광촉매, 흡착 특성을 동시에 지닌 복합입자를 얻었다.

유승건 전기연 박사는 "친환경 건식공정에서 우리가 필요로 하는 소재들을 장난감 블록처럼 쉽게 결합할 수 있어 양산화와 상용화 측면에서 유리하다"며 "앞으로 소재합성 공정 최적화를 위한 후속 연구와 기술이전을 통해 사업화에 적극 나설 계획"이라고 말했다.

이 연구결과는 재료과학 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'의 인사이드 프론트 커버에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr