'저비용·친환경' 나노다이아몬드 플라스마 정제기술 개발

'저비용·친환경' 나노다이아몬드 플라스마 정제기술 개발

핵융합연구소 "빠르고 값싸게 고순도 나노다이아몬드 생성"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 고순도 나노다이아몬드를 플라스마를 이용해 빠르고 값싸게 정제할 수 있는 기술을 개발했다.

국가핵융합연구소(NFRI)는 플라스마기술연구센터 홍승표 선임연구원, 김태환 학생연구원, 이승환 선임연구원팀이 산소 플라스마를 이용해 나노다이아몬드 분말의 불순물을 선택적으로 제거, 빠르고 간편하게 고순도 다이아몬드를 정제하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.


나노다이아몬드는 높은 경도와 화학적 안정성, 높은 열전도도 등 물성이 우수해 표면 강도를 높이는 코팅이나 자동차 윤활유, 연마제, 화장품 등 다양한 산업 분야에 활용할 수 있는 차세대 소재이다.

현재 나노다이아몬드 생산에는 흑연을 폭발물과 혼합해 터뜨리는 폭발방식이 사용된다. 하지만 이 방법은 폭발 시 발생하는 탄소화합물인 그래파이트 등 불순물을 제거하는 별도 화학처리 작업이 필요해 별도의 정제 비용 소요와 폐기물 처리 등의 문제가 있다.

연구진은 이 연구에서 순도가 낮은 나노다이아몬드 분말에 플라스마제트(plasmajet)라는 가느다란 플라스마를 쏘여 고순도 나노다이아몬드로 정제하는 데 성공했다.

플라스마제트에서 나오는 활성 산소가 나노다이아몬드 분말에 포함된 그라파이트 같은 불순물들을 선택적으로 제거, 고순도 나노다이아몬드 분말로 정제되는 것이다.

연구진은 이 방법은 기존 화학적 정제방법에서 야기되는 고비용과 화학폐기물 처리 문제 등이 없어 저비용, 친환경적 방법으로 빠르게 고순도 나노다이아몬드를 정제할 수 있다고 설명했다.

특히 플라스마제트 정제기술은 필요한 부분만 선택적으로 직접 정제할 수 있어 원하는 형태의 고순도 다이아몬드 패턴을 만들 수 있다며 이는 반도체 등 마이크로디바이스(micro device) 산업 분야 등에 다양하게 적용될 수 있다고 연구진은 덧붙였다.

이 연구결과는 국제학술지 '카본'(Carbon)에 게재됐다. 핵융합연구소는 상용화 기술 개발을 진행해 기업에 기술을 이전, 산업적 활용을 추진할 계획이다.

김기만 핵융합연구소장은 "세계 나노다이아몬드 분말 시장은 1천700억원, 응용제품 시장 규모는 1조6천여억원에 달한다"며 "앞으로 상용화 연구를 통해 국내 나노다이아몬드 시장의 세계적 경쟁력 강화에 기여할 수 있도록 하겠다"고 말했다.


scitech@yna.co.kr

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