한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 절연재료연구센터 유승건 박사팀이 나노 입자를 마이크로입자 표면에 장난감 블록처럼 쉽게 붙이는 건식 공정 ‘복합입자 합성 기술’을 개발했다고 16일 밝혔다.
‘복합입자 합성 기술’은 고분자 마이크로입자에 기능성 무기 나노입자를 결합하는 것이다. 이 기술은 배터리 전극 소재, 촉매 시스템, 제약·바이오, 반도체 패키징, 전력기기용 절연소재 등에 활용되고 있다. 기존에는 주로 습식 화학공정으로 결합이 이뤄졌으나 이 공정은 복잡성과 환경 문제, 기술 한계 등의 문제를 갖고 있다.
유승건 한국전기연구원 박사가 무기 나노입자를 고분자 마이크로입자 표면에 부착시킬 수 있는 ‘복합입자 합성 기술‘을 개발해 기념사진을 찍고 있다./전기연/
유승건 한국전기연구원 박사가 무기 나노입자를 고분자 마이크로입자 표면에 부착시킬 수 있는 ‘복합입자 합성 기술‘을 개발해 기념사진을 찍고 있다./전기연/
유승건 전기연 박사는 이 문제를 해결하기 위해 입자들을 물리적·기계적으로 충돌시키는 방식을 도입했다. 고분자의 마이크로입자 표면을 중심으로 무기 나노입자를 하나하나씩 부착해 껍데기처럼 감싸는 것이다.
입자 간 크기 비율, 충돌 속도와 회전 에너지, 표면 에너지 및 거칠기 등 다양한 요소를 정밀하게 제어해 연구팀은 세계 처음으로 물리적 부착 메커니즘을 규명했다. 또 나노입자의 부착 정도, 표면 커버리지, 계면의 결합 안정성 등을 정량적으로 분석하고, 열적·기계적·화학적 내구성까지 평가하는 기술도 확보했다. 이를 통해 여러 환경에서 잘 견디고, 자성·광촉매·흡착 특성을 동시에 지니는 다기능 고신뢰성 복합입자 결과물을 얻었다.
유승건 전기연 박사는 “용매를 전혀 사용하지 않는 친환경 건식공정에서 우리가 필요로 하는 소재들을 장난감 블록처럼 쉽게 결합할 수 있어 양산화·상용화 측면에서 유리하다”라고 밝히며 “부착 가능한 소재군의 범위가 매우 넓고, 쉬운 공정에 재현성도 높기 때문에 산업계로의 진입 장벽이 매우 낮다”라고 전했다.
