단일벽 고순도 탄소나노튜브 상온 합성 첫 성공

[산업일보]
나노기술의 핵심재료인 단일벽(single wall) 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)의 상온 합성기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

과학기술부 21세기 프론티어 연구개발사업의 일환으로 발족한 테라급나노소자개발사업단의 과제를 수행중인 삼성종합기술원 박완준 박사 연구팀은 “세계 최초로 단일벽 탄소나노튜브를 상온에서 합성하는데 성공했다”고 밝혔다.
또한 연구팀은 “페로신(Ferrocene)과 자일렌(Xylene)이 혼합된 액상원료에 초음파를 이용해 상온에서 탄소나노튜브를 합성함으로써 저렴하고 안정적인 생산기술을 확보해 탄소나노튜브 소재기술의 실용화를 앞당길 것”으로 평가했다.

탄소나노튜브의 순도와 수율도 크게 향상돼, 전자 소자로 사용되는 직경 1.4-1.8nm의 균일한 단일벽 탄소나노튜브 합성수율을 60~70%대에서 90% 이상으로 끌어올렸으며, 정제과정을 거쳐야만 순도가 70~95%에 달했던 기존 합성법과는 달리 별도의 정제과정 없이 100%의 완전도를 나타냈다.

순도는 탄소나노튜브에 포함된 탄소 불순물의 정도를 나타내는 것으로, 부가가치가 가장 높은 초고속․대용량 차세대 반도체, 고속․소형 광디바이스, 대형 차세대 디스플레이 등에 재료로 사용되기 위해서는 순도가 95% 이상이어야 한다.

개발 책임자인 박완준 박사는 “양산기술 확보로 다양한 나노소재분야에 파급효과가 클 것”으로 전망하며 “기초 나노소재 분야에서 기술적 리더쉽을 확보하는 큰 전기를 마련했다”고 말했다.

탄소나노튜브는 원통형의 구조로 직경 1-10nm의 미세한 크기와 다양한 전기적 성질을 띄고 있는 물질이다. 이로 인해 탄소나노튜브는 차세대 전자 소재, 정밀기계, 光소자, 에너지, 바이오 산업 등의 나노 기술 제품화에 없어서는 안 되는 ‘꿈의 소재’라 불리고 있다. 선진국에서도 양산기술 확보를 국가 전략과제로 채택해 적극 지원하고 있는 상황이다.

하지만 탄소나노튜브 합성에는 최저 700도에서 최고 2000도의 고온과 고압, 고진공 상태를 유지하는 설비가 필요하다. 또 기존의 공정에서 합성된 탄소나노튜브의 순도가 70~95%에 불과하고, 수율도 60~70%대에 그쳐 양산을 가로막는 요인으로 작용했었다.

미디어다아라 김원정 기자(news@daara.co.kr)