중국 세라믹 기술정보

월간세라믹스에서는 2006년 4월호부터 요업기술원 한중일세라믹산업기술협력센터로부터 자료를 제공받아 중국 관련
세라믹 기술정보를 게재합니다.  -편집자 주

외신자료 제공 : 요업기술원 한중일세라믹산업기술협력센터

중국과학원, 리튬이온배터리에 쓰이는 특수구조 나노재료 개발
V2O5는 응용범위가 광범위한 과도기형 금속산화물로서, 리튬이온배터리, 촉매제, 센서 등 분야의 연구에서 많은 관심을 받고 있다. 연구 결과, 특수 3차원 나노구조를 가진 V2O5의 용도는 리튬이온배터리의 재료로 쓰일 때 우수한 리튬이온의 충전 및 방전 성질을 갖게 된다. 국가자연과학기금위원회, 과기부 그리고 중국과학원의 지원을 받은 화학연구소의 분자나노구조와 나노기술원의 중점실험실의 완리쥔 연구원과 바이춘리 원사의의 연구팀은 자동조립기술을 이용해서 새로운 나노구조를 가진 V2O5전극재료 개발에 성공했다.
이 연구팀은 자동조립기술과 나노구조의 구조와 제어, 3차원 기능나노재료의 개발과 응용 연구에 매진해왔다. 자동조립기술과 나노재료의 기초연구 및 응용 분야에서 많은 성과를 거두었다. 표면2차원 구조의 구축과 특정 구조의 금속과 반도체 나노재료의 개발에 이어, 최근 이 연구팀은 일종의 폴리알콜배합 방법으로 V2O5나노봉의 3차원 자동조립을 구현했고, 실험조건에 대한 제어를 통해 특수한 3차원 구조를 가진 가운데가 빈 마이크로볼을 개발했다. 이로써 납작한 형태의 V2O5 나노구조결정체가 둥지모양 또는 고슴도치 모양의 구조로 조립되어 봉상태의 구조가 호(弧)면에서 조립 및 조정가 제어라는 도전과제에 간단한 해결책을 마련할 수 있게 되었다.
이렇게 특수한 구조의 나노재료는 리튬이온배터리의 음극재료로 사용할 수 있다. 조립된 배터리는 충전과 방전 성능이 우수한 것으로 드러났다. 연구성과는 독일 <응용화학>誌에 표제기사로 실렸다. (중국과학원, www.cas.ac.cn)

내고온 항산화세라믹 복합재료 상용화 전망
국가기술발명상 최고상을 수상한 서북공업대의 장리통 원사팀이 개발한 내고온 항산화 세라믹 복합재료 응용기술이 최초로 국가항공기술산업기지 사업으로 선전되어 상용화될 계획이다.
항산화 세라믹 복합재료는 새로운 열구조 재료로서 알루미늄보다 가볍고 철보다 강하며 항산화 및 항부식 등의 우수한 특징을 가지고 있어서 금속재료를 대체해서 항공우주선 연료가 20%~30% 낭비되는 것을 해결할 수 있게 되었다. 이로써 중국의 교통, 에너지, 화공 및 기계 등 관련 산업의 기술 발전을 촉진할 것이다. 10 여년간의 연구를 통해 장리통 원사의 연구팀은 세라믹 복합재료의 제조공정이 복잡하고 고비용의 문제, 성능의 불안전성, 지속하기 어려운 프로세스의 연속성 그리고 환경오염 등 국제적인 문제를 해결하고 10개의 국가발명특허를 획득, 국가기술발명 최고상을 수상하게 되었다.
국가과학기술위원회와 국가항공기술산업기지가 각각 5천만 위안과 100만 위안을 제공, 이 사업의 발전기금으로 내놓았고, 서북공업대의 초고온 복합재료중점실험실에 사업을 위탁해서 ‘초고온 복합재료의 기초연구 및 기술혁신 연구-공정화-산업화’사업을 추진하기로 했다. (신소재산업망, www.materials.net.cn)

상해규산염연구소, 고성능 나노복상세라믹 개발
신화망 상하이 채널  보도에 의하면, 고성능 나노 복상세라믹이 상하이에서 개발에 성공을 거두었다고 한다.
중국과학원 상해규산염연구소의 소개에 의하면, 이 나노 복상세라믹재료의 강도, 인성, 전기저항률 인하 등 성능이 국제수준에 도달할 수 있다고 한다. 이러한 세라믹은 몇가지 세라믹을 복합해서 만든 것으로 자성, 전기성, 광학 성능을 가진 기타 재료를 첨가해서 구조 세라믹의 역학성능을 갖게 되고 기능세라믹의 특수기능도 보유하게 되었다. 자성재료가 첨가되어 전기저항률이 크게 줄어든다면 고 절연체가 전도가 가능한 재료로 변하여 널리 응용될 수 있게 되었다. 그 결과 분리할 수 없던 세라믹이 이제 스파크로 절개할 수 있게 되어 세라믹재료의 가공비용을 대폭 절감할 수 있게 되었다.
상해규산염연구소는 이러한 세라믹을 개발하는데, 균질성이 높고 소결 활성이 높은 복합나노 세라믹분말을 합성하고, 방전 등 이온 소결 기술을 이용하여 세라믹재료의 불에 구워 만들어 몇 분에서 십분 정도면 세라믹의 밀도를 극대화해서 과립의 크기를 100나노 이하의 범위로 만들어 세라믹재료의 강도와 균질도를 크게 향상시켰다.
세라믹재료는 금속과 기타 재료가 비교할 수 없을 정도로, 고온과 부식에 강하면 잘 마모되지 않는 성능을 갖고 있어서 군수, 항공, 우주, 자동차 제조 등 하이테크 영역에서 널리 응용되고 있다고 한다. 우주비행선의 외피는 내열성능이 있는 세라믹재료로 만들어진 것이다. 그러나 고강도와 고인성의 성능을 가진 세라믹을 만들려면 매우 높은 기술 수준을 요구하고 있다. 전통적인 제조방법으로는 세라믹의 구성성분이 균일하지 않고 소결 과정이 길어서 과립이 너무 커서 세라믹재료를 파괴하는 역학성능과 신뢰성이 수준미달로 널리 응용하기 어렵다. 상해규산염연구소에서 개발한 나노 복상 세라믹은 중국 세라믹재료를 응용하는 ‘병목’을 극복하는 데 가능성을 보여주었고 고성능 나노 세라믹 산업화의 과정을 앞당겨주었다. (신화망)

중국 인공결정·고온합금·정밀세라믹 등 신소재 분야 세계 일류 수준
중국 신소재 분야의 전문가인 스리카이(石力開) 교수는 중국의 신소재 분야의 하이테크 연구가 상당한 수준을 갖추어 약 30%가 국제적인 일류 수준에 도달했고, 일부는 국제 수준을 앞서고 있다고 전해주고 있다. 고온 합금, 인공결정, 정밀세라믹 등 신소재 분야에서 중국이 세계의 일류 대열에 우뚝 서 있다. 새로운 무기 비선형 광학결정 분야의 연구가 특히 두드러지고, 연구의 목표와 흐름을 대표해 주고 있다. 현재 세계적으로 3가지 공업적 가치가 있는 핵심 비선형 광학결정 KTP, BBO, LBO에서 2가지가 바로 중국에서 발명된 것이다. 이 분야에서 중국과 선진국과의 격차는 주로 하이테크 성과물의 산업화 및 상품화가 신속하게 이루어지지 못하고 효율적이지 못하는 데에 있다. 중국은 하이테크 기술 연구를 계속해서 특수 기능재료, 나노 재료, 고성능구조재료 등 신소재 기술의 신개발을 성공으로 이끌어야 할 것이다. 향후 5년 후에는 중국은 신소재 분야에서 크게 발전하게 될 것이고, 주로 광전자재료기술, 나노 재료기술, 희토 재료기술 그리고 가벼우면서도 매우 강한, 고온에서도 변형되지 않고 부식되지 않는 등 특징을 가진 고성능 구조 재료 기술 분야에서 더욱 더 발전하게 될 것이다. (중국비철금속신문)

상해규산염연구소, honeycomb ceramics 연구과제 획기적 진전
상해규산염연구소 기능세라믹센터의 honeycomb ceramics연구팀은 국가하이테크산업화 시범공정인 ‘400만 리터 세라믹촉진제 매질생산라인’에서 획기적인 진전을 거두게 되었다.
현재 2005년 시범공정이 순조롭게 진행되어 기술이전계약의 제1단계를 완성한 상태이다. 제품성능 테스트 결과 계약의 2단계 수준에 접근하거나 이 수준을 달성했다. 제3자인 해외기업의 테스트 역시 시범공정의 제품품질이 이미 국제수준에 도달했다고 밝혔다. 2004년 11월, 상해규산염연구소는 장수가오춘세라믹이 지불한 첫번째 기술로열티를 받았다. 또한 같은 해 12월, 국가하이테크 시범공정의 관련 경비도 연구팀 계좌에 입금되었다. honeycomb ceramics 사업의 기술 및 품질체계와 기술이전 촉진을 강화하기 위해 연구팀은 를 저술하고 ‘honeycomb ceramics기업표준(Q/KYD0026-2005)’을 제정했다. 이외에 연구팀은 honeycomb ceramics의 응용과 장기발전이라는 목표를 위해 응용 기초연구를 계속하여 2003년 이래로 22편의 SCI논문을 계속 발표하고 3개의 특허를 신청한 상태이다.
연구관리 및 인재육성 분야에서, 연구팀은 엄격하고 효율적인 시스템을 마련했다. 먼저, 산업화기술지원 측면에서, 10여 명의 다양한 전공 연구원을 두고 있다. 연구원들은 각 단계의 연구임무를 충실하게 시행해 오고 있다. 2005년 하반기, 가오춘세라믹공사의 생산장비와 관련 생산조건에 대한 평가기간 동안, 프로세스의 요구수준에 적응하기 위해 연구팀의 연구원들은 주말휴일을 기꺼이 포기하고 연구에 매진했다. 둘째 연구팀은 전문 인력을 배치하고 honeycomb ceramics이 배기가스의 탈황 및 화공촉매 등 분야에 응용을 위해 나노 및 개공소재 분야에 대한 연구를 계속했다.
이 사업의 구체적인 실시는 2005년 6월 공정의 1차 설계 방안이 완료되어 중국과학원의 심사를 통과했다. 규산염연구소의 honeycomb ceramics 연구팀과 가오춘공사는 1차 방안에 따라 사업의 기본연구를 추진했다. 작년 8월~10월 동안 연구팀은 가오춘 공사의 생산장비와 생산조건을 평가했다. 평가결과, 축방향 항압강도가 12Mpa이고 축방향 열팽창계수가 0.45’ 10-6이며, 다공성이 40%이며 용적중량이 0.50g/cm3 등 제품소재의 물리화학성능이 계약서에서 규정한 기술지표에 도달했거나 초과달성했다고 밝혔다. 이를 기반으로, 연구팀은 가오춘 생산환경과 생산조건을 겨냥한 프로세스 제어기술 솔루션을 구축했다.
또한 가오춘 공사와 원료공급업체와 장기간 안정적인 협력계약을 맺어 우수함 품질의 원료를 값싸게 공급하기로 약속했다. 이로써 제품 경쟁력을 강화해서 연구팀과 회사가 모두 경제적인 이익을 획득할 수 있게 되었다. (신소재산업망, www.materials.net.cn)