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전지소재,2차전지소재 및 연료전지에서 수소저장체 소재로 쓰이는

고기능 탄소나노튜브-금속 나노복합재료 양산 원천기술 독점권 확보 제품 양산

KAIST 탄소나노튜브 분자조립기술 개발

(서울=연합뉴스) 김영섭 기자 = 국내 연구진이 분자의 배열을 조절하기가 매우 어려운 것으로 알려진 탄소나노튜브에 분자조립기술을 적용해 입체적 다공성 구조를 만드는 데 성공했다.

이는 주로 생체분자나 고분자 등에 한정돼 있던 분자조립 현상을 탄소나노튜브와 같이 높은 전기전도성과 기계적 물성을 갖는 신소재에 적용, 분자조립공정의 가능성을 다양한 소재로 확장시킨 연구로 평가된다.

KAIST 김상욱(37) 교수팀은 탄소나노튜브와 고분자를 유기용매에 함께 녹여 다공성 '탄소나노튜브-고분자 복합체 막'을 만들어내고 열처리로 고분자만 태워냄으로써 탄소나노튜브 가닥이 동아줄처럼 엉켜진 분자조립 다공성 구조가 드러나도록 했다고 22일 밝혔다.

연구 결과는 국제적으로 권위있는 영국왕립화학회 발간지 '연성물질'(Soft Matter)의 21일자 신진과학자 특집호 표지논문으로 실렸다.

이번 연구는 기존 분자조립 기술의 한계를 극복한 신개념의 나노기술을 소개했다는 점에서 의미가 있다.

그동안 분자조립 기술은 생체분자나 고분자 등에 주로 적용돼 왔다. 따라서 이런 유기성 소재들은 전기가 통하지 않는 부도체로서 기계적으로 매우 강도가 약해 응용 범위가 한정되는 약점이 있었다.

김 교수는 고분자나, 생체분자, 탄소나노튜브 등 다양한 연성 물질의 분자배열을 원하는 형태로 조절해 초미세 나노패턴을 만들 수 있는 '연성소재 분자조립 나노기술'을 개발해 네이처, 사이언스 등 최고 수준의 학술지에 논문 10여편을 발표해 국내외로 많은 관심을 모아왔다.

특히 김 교수의 분자조립 나노기술은 현재 반도체 공정으로 도달하기 어려운 30나노미터 이하의 나노패턴을 대량으로 제작할 가능성을 제시, 학계뿐 아니라 산업계도 주목하고 있다.

바이오니아 탄소나노튜브-금속 나노복합 재료 제품 양산 

바이오니아는  탄소나노튜브(CNT)-금속 나노복합재료의 양산에 성공, 제품을 출시한다고 밝혔다. 바이오니아는 지난해 기술도입 계약을 통해 한국과학기술원(KAIST)으로부터 이에 대한 제조 원천기술의 독점권을 확보한 바 있다.

바이오니아는 이번에 코발트(CNT-Co), 니켈(CNT-Ni), 구리(CNT-Cu) 나노복합분말제품 시제품을 출시하고 이어 다른 다양한 금속 제품도 내놓는다는 계획이다.

CNT-금속 나노복합재료란 탄소나노튜브에 나노 크기의 금속입자를 균일하게 결합시킨 복합재료를 말한다. 탄소나노튜브의 균일한 분산을 통한 물성 향상으로 탄소나노튜브를 보다 광범위하게 활용할 수 있도록 한 신소재로 연구용 시약급의 가격이 금보다 더 비싼 10g 당 75만원 수준이 제시되고 있다고 바이오니아는 전했다.

바이오니아에 따르면 새로운 공정으로 만들어진 CNT-Cu(구리) 나노복합분말의 경우, 구리에 비해 강도가 2배, 탄성계수 50% 이상, 내마모 성능은 약 3배 이상 향상됐다.

바이오니아는 시제품을 바탕으로 용도개발에 나서 디스플레이, 부품소재 분야 등 다양한 관련 기업과 접촉해 나갈 계획이다. 공동연구 등을 통해 기존공법으로 만들 수 없었던 고기능, 고성능 응용 제품을 개발할 수 있다는 판단에서다. 대량 생산에 들어가면 상업적으로 이용 가능한 수준까지 원가 절감도 가능, 본격적인 매출이 실현될 것이라고 기대했다.

회사 관계자는 "탄소나노튜브는 1990년대 초 발견된 뒤 '꿈의 신소재'로 불리며 각광받았다"며 "그러나 탄소나노튜브 자체의 응집성 때문에 균일하게 금속이나 고분자 등과 결합시켜 상용화하는 데는 한계가 있었다"고 소개했다. 이 관계자는 "이를 해결한 연구결과 중 하나가 최근 도입한 KAIST의 기술로 이번에 양산에 성공하게 된 것"이라며 "수많은 분야에 신소재로 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 바이오니아는 장기적으로 나노기술을 신약개발 및 초정밀 진단 분야에 활용하기 위해 지난해 사업부를 신설, 연구개발을 진행해온 바 있다. 이번 ‘나노금속 CNT복합체 생산공정 개발’ 과제는 대덕연구개발특구지원본부가 주관하는 첨단기술사업화 시범사업에 선정, 자금을 지원받은 것이다