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보도자료

10 원자력硏, 차세대 나노 소재 상용 제조기술 개발
작성일
2015.12.23
조회수
8,250

질화붕소나노튜브’ 상용 제조기술 개발, 원자력/우주, IT, 의료 분야 등 활용 기대
연구원 창업 통한 회사 설립, 한국과학기술지주(주) 투자유치 등 기술 상용화 박차

 

국내 정부출연(연)이 차세대 신소재를 상용 제조할 수 있는 기술을 개발하고, 기술 상용화를 위해 연구자가 직접 회사를 창업해 주목받고 있다.

 한국원자력연구원(원장 김종경) 원자력소재개발부 김재우 박사팀은 차세대 나노 소재로 주목받는 질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitride Nanotubes)를 상용 제조할 수 있는 기술을 개발했다.

  질화붕소나노튜브는 현재 반도체·자동차 산업 등에서 다양하게 쓰이는 탄소나노튜브와 유사한 열전도, 기계적 특성을 갖고 있으며, 900℃ 이상의 고온에서도 화학적 안전성과 열중성자 흡수력 등이 뛰어나 원자력/우주, IT, 바이오메디컬, 에너지 분야 등에서 활용성이 높은 신소재로 평가받고 있다.

 김재우 박사팀은 딱딱한 물질을 분쇄하는 데 쓰이는 볼밀링(ball milling) 공정을 통해 BNNT 전구체* 분말을 제조하고, 1,100℃ 이상의 고온에서 효율적으로 열처리 할 수 있는 시스템을 개발, 이용함으로써 BNNT 상용 제조기술을 확보했다. 
* 전구체(Precursor) : 어떤 물질대사나 반응에서 특정 물질이 되기 전 단계의 물질

   연구팀은 관련 기술 특허 2건을 출원·등록했으며, 이 기술을 상용화할 경우 현재 해외에서 1g당 1천 달러에 달하는 BNNT 가격을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 전망하고 있다.


한편 김재우 박사는 이 기술의 상용화를 위한 연구원 창업을 통해 ‘내일테크놀로지(주)’를 설립했으며, 기술의 유망성을 인정받아 지난 12월 21일 출연(연) 공동기술지주회사인 한국과학기술지주(주)로부터 3억 원의 투자를 유치한 바 있다.

 김재우 박사는 “미국의 나사(NASA), 캐나다의 국립연구위원회(NRC) 등의 기술을 기반으로 일부 선진국에서 질화붕소나노튜브를 상용화하여 차세대 나노소재로 시장에 공급하고 있는 상황이나, 국내의 경우에는 생산은 물론 응용연구도 매우 저조한 상황”이라며, “연구원이 개발한 기술의 상용화를 통해 차세대 신소재 분야에서 국산 경쟁력을 강화하고, 해외 시장 공략에도 나설 것”이라고 밝혔다.

 

붙임1. 질화붕소나노튜브(BNNT) 제조 장치

 

붙임2. 전자현미경으로 촬영한 BNNT

  

붙임3. 한국과학기술지주(주)-내일테크놀로지(주)간 투자계약 체결식

 붙임4. 질화붕소나노튜브(BNNT) 상세 설명

질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitirde Nanotubes)는 붕소와 질소 화합물인 육방정 질화붕소(hexagonal-BN)으로 이루어진 나노튜브이며 기본적인 구조는 탄소나노튜브(CNT:Carbon Nanotubes)와 동일함

 

(CNT와 BNNT 특성비교표)

CNT와 BNNT 특성비교
특성 CNT BNNT
전기적특성 반도체/반도체혼재 항상 반도체 (>5eV wide band gap)
화학적/열적 안정적 공기중에서 400°C 까지 안정 공기중에서 800°C 이상에서도 안정
열중성자흡수 (b=10-24 m2) 0.0035b B~760b / n ~1.9b
열전도특성 60~40,000W/mk -3,000Wmk (Cu~400W/mk)
기계적 특성(Young's modulus) TPa 1.18TPa
열팽창 특성 ~1 ×10-6 ~1 ×10-6
black White(grey if impurity exists)

 

 기계적 및 열전도 특성에 있어서 탄소나노튜브(CNT)와 BNNT는 매우 유사하지만, CNT가 전기적으로는 전도성 CNT와 반도체 CNT가 혼합되어 존재하고 ~400 oC 정도에서 산화되는데 비해, BNNT는 전기적으로 절연성 (band gap ~5 eV)을 가지고 있으며 ~900 oC 이상에서도 화학적 안정성을 가지고 있는 장점이 있음. 특히 BNNT는 열중성자 흡수능이 매우 뛰어나 원자력 분야에도 활용성이 높음

<응용분야>

 IT 
- 전기절연성 방열소재: CNT와는 달리 BNNT는 전기적 절연성을 가지면서 높은 열전도를 가지기 때문에 초고속/소형화되어가는 각종 IT 제품의 전기절연성 방열소재로 응용 및 고휘도 LED 소재 등
- 무독성 경량 Piezoelectric 시스템 센서, 로보틱스에 응용, 특별히 무인항공기 적용연구 수행되고 있음
- 나노 케이블 절연체 적용
- 화학적/온도 안정성이 뛰어난 높은 전류밀도의 전기장 방출 디바이스
- 높은 밴드갭에 의한 초소형 자외선 레이저 적용, 고밀도 데이터 저장소재
- 가시광선 방출 Eu-doped BNNT 에미터 등 

 원자력/우주
- 중성자 차폐재: 높은 열중성자 흡수능 보유 고분자 복합재
- 우주방사선 차폐재 및 구조재 
- 고온에서 인성을 보유하는 BNNT/세라믹 복합재 
- 고온용 BNNT/금속복합재 등

 바이오/메디칼
- 바이오메디칼 non-cytotoxic 나노구조의 신경/뼈 세포재생 분야
- BNCT(Boron Neutron Capture Theraphy) 중성자 흡수제
- 나노스케일 약물전달체 및 치료용 약물전달체
- 세포 스크리닝 등

에너지
수소저장매체
해수담수 및 정수용 멤브레인 소재
전기절연, 방염 전기케이블 적용 등

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