자전연소고온반응법, 수초만에 새로운 물질 합성할 수 있는 공정 구조용 소재, RGB 형광체·BaTiO3등 전자세라믹소재 생산 가능 충남대학교 급속응고신소재연구센터 원창환 교수팀은 최근 자전연소합성법에 의한 나노세라믹, 금속분말 제조공정을 개발했다. 연구팀에서는 이번 자전연소고온반응법에 의한 나노세라믹과 금속분말 제조공정의 기술 개발로 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 실리콘, 탄화텅스텐, 탄화티타늄 등 나노분말을 대량으로 생산할 수 있게 되었다고 밝혔다. 자전연소고온반응법(Self-propagating High-temperature Synthesis, SHS)은 원료분말을 혼합하고 점화를 시켜주면 수 초만에 새로운 물질을 합성할 수 있는 공정으로서 탄화물, 질화물, 산화물 등 주로 구조용 세라믹 재료의 합성공정으로 연구되어오고 있는 재료 합성법이다. 연소합성법은 합성시 연소온도가 대부분 1800~2000℃이상으로 주로 수 ㎛이상의 분말합성에 국한되어 있었으며 연소파의 전파속도가 너무 빨라 반응을 제어하기가 매우 어려웠다. 이번 연구에서 원창환 교수팀은 기존의 연소합성 시스템에 불활성 염을 첨가할 경우 응고시 보호 피막을 형성, 결정 성장을 억제하여 나노구조가 형성됨을 규명하는 성과를 이루었다. 이러한 개발 공정으로 생산이 가능한 소재는 구조용 소재 뿐만 아니라 RGB 형광체, MLCC용 BaTiO3 2차 전지용 LiCoO2 등 전자세라믹 분야의 소재까지 범위가 매우 넓은 편이다. 연구팀에서는 앞으로 이 기술을 적용한 나노구조 형성이론 등 새로운 연구분야의 개척이 가능할 것으로 기대하고 있다. 또한 관련 분야의 수요창출과 국산화, 수출에 대한 기대감도 나타내고 있다. 연구성과, 미국 재료학회지등에 논문 발표 한편 이번 연구성과는 지난해 11월 미국 재료학회에서 발간하는 세계적 재료공학 학술지인 Journal of Materials Research에 발표되었으며 자전연소합성 전문 학술지인 Int. J. SHS(International Journal of Self-propagating High-temperature Synthesis) 및 MRB(Materials Research Bulletin)에 게재승인을 받은 상태이다. 원창환 교수는 그 동안 첨단 급속응고 기술 및 SHS 신 공정에 의한 나노 전자세라믹 재료 합성 분야에 100여편의 국내외 학술 논문을 발표하고, 본 공정을 이용한 산업화 실적이 인정되어 한국인으로서는 처음으로 러시아 Council of Academy of Ceramics의 SHS(Self-propagating High-temperature Synthesis, 자전연소합성)분과 한국 대표 위원으로 선정된 바 있다. 또한 (주)나노랩에 나노 안정화지르코니아의 생산 기술을 이전하여 월 3톤 규모로 생산을 시작하였으며, 탄탈륨, 텅스텐, 질화실리콘 제조 공장도 올 상반기 중 가동될 예정이다. 원창환 교수는 이번 연구개발을 바탕으로 자전연소합성법에 의한 나노구조 형성 가능성을 제시하였으며 새로운 연소합성공정 분야의 개척에 기여할 것으로 예상되고 있다. 朴美善 기자