[파이낸셜뉴스] 우주 방사선을 차단하고 500도 고열을 견디는 복합섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사팀은 질화붕소나노튜브(BNNT)와 아라미드 고분자를 혼합한 우주 방사선 차폐 복합섬유를 개발했다고 1일 밝혔다. 이 섬유는 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원이나 의료계 종사자, 발전소 근로자의 보호복으로 만들 수 있다. BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(CNT)와 유사한 구조를 가지고 있지만 다수의 붕소를 포함해 방사선에서 나오는 중성자를 더 많이 흡수한다. 연구진은 "우리가 개발한 섬유는 붕소를 포함한 구조 때문에 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다"면서 "BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재"라고 말했다. 지난해 누리호 발사 성공과 함께 최근 새롭게 출범한 우주항공청 등으로 우주에 대한 관심이 높아졌다. 또 공공분야 뿐만아니라 민간에서도 우주 여행 등의 우주 관련 산업에 대한 관심과 투자가 적극적으로 이뤄지고 있다. 실제 우주 여행을 하는 경우 현실적으로 우주 방사선에 노출되는 것은 피할 수 없다. 우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적인 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 일으켜 장기적인 우주 임무 수행을 위해 차단 시설과 보호복이 꼭 필요하다. 연구진이 개발한 복합 섬유는 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다. 또, 세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나 극한 환경에서도 사용될 수 있다. 연구진은 "이 섬유는 패브릭으로 쉽게 제조가 가능해 원하는 모양과 크기로 만들어 방사선 노출로부터 전자기기의 오작동을 방지하는 데에도 활용할 수 있다"고 설명했다. 따라서, 우주용뿐만 아니라 국방·소방용으로도 활용이 가능하다. 김대윤 박사는 "우리나라가 우주 및 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 복합 섬유를 국제 학술지인 '어드밴스드 파이버 머티리얼즈(Advanced Fiber Materials)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 김철주 교수팀이 국제공동연구를 통해 원자 하나 정도의 두께인 얇은 막을 웨이퍼 크기로 만드는 기술을 개발했다. 연구진은 100%에 가까운 수율로 얇은 막을 만들어 층층이 쌓는데 성공했다고 밝혔다. 또한 비틀어 쌓거나 차곡차곡 쌓는 등 겹겹이 쌓는 방식을 달리해 전혀 새로운 물질을 개발할 수 있다고 설명했다. 김철주 교수는 21일 "이전까지는 매우 작은 크기의 제한된 기술 개발에 머물렀지만, 이번 연구를 통해 세계 최초로 웨이퍼 크기에서 원자 수준의 정밀한 조립이 가능해 향후 새로운 나노소자 개발에 응용할 수 있다"고 말했다. 연구진에 따르면, 원자 하나 두께의 막은 두께나 원자 구조에 따라 다양한 물리적 특성을 지닌다. 이 막을 차곡차곡 쌓거나 비틀어 쌓는 등 쌓는 방식을 바꾸면 각기 다른 물성을 구현할 수 있다. 그러나 웨이퍼 크기의 큰 막을 조립하면 접촉면이 쉽게 오염돼 새로운 성질이 나타나지 않았다. 연구진은 두 원자가 서로 끌어당기는 인력인 반데르발스 상호작용을 이용해 얇은 막을 쌓는 기술을 개발했다. 이 기술로 원자 하나 두께의 그래핀과 육방정 질화붕소를 조립했다. 그 결과, 깨끗한 접촉면을 가진 웨이퍼 크기 박막을 거의 100%의 수율로 만들었다. 연구진은 이 기술로 지금까지는 크기가 작아 실제 디바이스로 활용하기 어려웠던 인공 결정 박막도 웨이퍼 크기로 대량생산할 수 있다고 설명했다. 또한 물질의 구조를 원자 수준에서 조절할 수 있기 때문에, 새로운 형태로 빛을 내거나 전기가 흐르는 새로운 물질 개발도 가능하다고 말했다. 이번 연구는 김철주 교수팀의 통합과정 양성준·정주현 씨와 포항가속기연구소 황찬국·이은숙 박사, 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC)와의 공동으로 진행해 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 표지논문으로 최근 선정됐다. 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 김철주 교수팀이 국제공동연구를 통해 원자 하나 정도의 두께인 얇은 막을 웨이퍼 크기로 만드는 기술을 개발했다. 연구진은 100%에 가까운 수율로 얇은 막을 만들어 층층이 쌓는데 성공했다고 밝혔다. 또한 비틀어 쌓거나 차곡차곡 쌓는 등 겹겹이 쌓는 방식을 달리해 전혀 새로운 물질을 개발할 수 있다고 설명했다. 김철주 교수는 21일 "이전까지는 매우 작은 크기의 제한된 기술 개발에 머물렀지만, 이번 연구를 통해 세계 최초로 웨이퍼 크기에서 원자 수준의 정밀한 조립이 가능해 향후 새로운 나노소자 개발에 응용할 수 있다"고 말했다. 연구진에 따르면, 원자 하나 두께의 막은 두께나 원자 구조에 따라 다양한 물리적 특성을 지닌다. 이 막을 차곡차곡 쌓거나 비틀어 쌓는 등 쌓는 방식을 바꾸면 각기 다른 물성을 구현할 수 있다. 그러나 웨이퍼 크기의 큰 막을 조립하면 접촉면이 쉽게 오염돼 새로운 성질이 나타나지 않았다. 연구진은 두 원자가 서로 끌어당기는 인력인 반데르발스 상호작용을 이용해 얇은 막을 쌓는 기술을 개발했다. 이 기술로 원자 하나 두께의 그래핀과 육방정 질화붕소를 조립했다. 그 결과, 깨끗한 접촉면을 가진 웨이퍼 크기 박막을 거의 100%의 수율로 만들었다. 연구진은 이 기술로 지금까지는 크기가 작아 실제 디바이스로 활용하기 어려웠던 인공 결정 박막도 웨이퍼 크기로 대량생산할 수 있다고 설명했다. 또한 물질의 구조를 원자 수준에서 조절할 수 있기 때문에, 새로운 형태로 빛을 내거나 전기가 흐르는 새로운 물질 개발도 가능하다고 말했다. 이번 연구는 김철주 교수팀의 통합과정 양성준·정주현 씨와 포항가속기연구소 황찬국·이은숙 박사, 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC)와의 공동으로 진행해 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 표지논문으로 최근 선정됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 공기중 78%를 차지하는 질소를 암모니아로 만드는 촉매를 개발했다. 이 촉매를 이용하면 이산화탄소를 배출하지 않고도 수소를 저장하는 암모니아를 만들 수 있어 친환경적이다. 대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수팀이 공기 중 질소를 암모니아로 만드는 촉매를 개발했다고 13일 밝혔다. 연구진은 얇은 육방정 질화붕소 시트 위에 질화몰리브덴 나노입자가 올라간 촉매를 만들었다. 이렇게 만들어진 촉매는 지금껏 존재하는 촉매중 가장 높은 암모니아 생산 활성률과 61.5%의 패러데이 효율을 보였다. 또한 가장 안정적인 성능과 내구성을 기록했다. 패러데이 효율은 반응을 일으키는 데 사용되는 전류를 100으로 두고, 원하는 반응에 사용된 전류가 그 중 얼마인지 측정하는 것을 뜻한다. 암모니아는 비료나 수소운반체 등 다양한 분야에 활용되는 귀한 화학 원재료다. 하지만 암모니아를 합성하는데 사용되는 기존 방식인 '하버-보슈법'은 인류가 배출하는 전체 이산화탄소의 1~2%를 차지할 만큼의 많은 이산화탄소를 배출해, 환경파괴의 원인 중 하나로 지목돼왔다. 연구진은 전기화학적 반응을 일으켜 공기 중 질소로부터 암모니아로 합성하는 '질소환원반응(NRR)'을 이용한 방식을 제시했다. 연구진은 새롭게 개발한 촉매를 이용해 질소 환원 반응을 일으킬 경우, 공기 중 질소가 액체화되면서 암모니아를 합성할 수 있다고 밝혔다. 또한 기존 방식보다 암모니아를 합성하는데 있어 상대적으로 낮았던 효율성 문제도 함께 해결해, 관련 연구가 갖고 있던 한계도 극복했다. 샨무감 교수는 "이번에 개발한 암모니아 합성 촉매는 합성과정에서 발생되는 이산화탄소가 없고, 여러 합성 준비 단계를 거치지 않고 바로 단 한 번만의 반응으로 암모니아 합성이 가능하다"고 말했다. 한편, 이번 연구결과는 에너지 및 환경 분야에서 국제적 저널인'응용 촉매 B-환경(Applied Catalysis B: Environmental)'에 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 그래핀처럼 얇은 2차원 형태로 만드는 소재 합성 공식을 발견했다. 연구진은 이 합성 공식을 실제 실험에 적용해 새로운 얇은 형태의 물질을 만들어낼 계획이다. 울산과학기술원(UNIST)는 펑 딩 교수팀(IBS 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더)이 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 매우 얇은 소재를 합성하는 공식을 발견했다고 21일 밝혔다. 이 공식은 에피택시 합성에서 결정섬 모양의 대칭성과 기판 표면 모양의 대칭성간 상관관계가 단결정 2차원 물질 합성에 영향을 준다는 것. 즉 기판 표면 모양의 대칭군이 결정섬 모양 대칭군의 부분군이어야만 2차원 물질이 단결정 형태로 합성된다는 것을 연구진이 밝혀낸 것이다. 에피택시 합성법은 금속기판 위에 듬성듬성 생긴 작은 결정 조각들을 이어 붙여 하나의 큰 단결정을 얻는 방법이다. 대칭군의 원소는 특정 모양을 회전하거나 수평· 수직 평면에 반사했을 때 원래 모양과 같은 형태가 나타나는 행위(조작)이다. 연구진이 제안한 이론은 과거의 2차원 나노물질을 대면적 단결정으로 합성한 여러 사례와 모두 일치했다. 단결정은 물질 구성 원자의 배열이 규칙적이며 하나의 배향, 즉 원자들이 이어진 방향성이 하나로 갖는 형태다. 배향이 다른 단결정 여러 개로 이뤄진 다결정보다 품질은 우수하지만, 상용화가 가능한 수준으로 크게 합성하기 어렵다. 에피택시 합성법은 이를 극복할 단결정 2차원 소재 합성법으로 떠오르고 있다. 이를 통해 차세대 반도체나 전자재료로 주목받는 단결정 그래핀, 육방정계 질화붕소, 이황화몰리브덴 등의 2차원 물질이 대면적으로 합성된 바 있다. 하지만 이러한 2차원 물질의 대면적 합성이 가능한 특정 조건이 제시된 적은 없었다. 펑 딩 교수는 "일반적으로 기판 표면 모양의 대칭성이 낮을수록, 기판 표면 모양의 대칭군이 결정섬 모양 대칭군의 부분군일 확률이 높아진다"며 "이는 표면 모양의 대칭성이 낮은 기판을 이용해 2차원 단결정을 더 쉽게 합성할 수 있음을 의미한다"고 설명했다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 11월 17일자로 공개됐다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 방대한 양의 빅데이터 처리나 인간의 두뇌를 모방한 뉴로모픽 칩과 같은 인공지능(AI) 개발을 위한 차세대 지능형반도체 소자기술을 개발했다. 대구경북과학기술원(DGIST)은 나노융합연구부 이명재 박사 연구팀이 2차원 반도체 소재인 이황화텅스텐과 육방정 질화붕소를 이용해 3진법 적용이 가능한 2차원 소재 기반의 다치(多値)논리소자를 개발했다고 12일 밝혔다. 현재 대부분의 컴퓨터는 '0'과 '1'을 사용하는 2진법 기반이다. 반도체나 집적회로(IC) 같은 컴퓨터 산업도 2진법을 기반으로 발전해왔다. 하지만 현재에는 빅데이터 처리나 복잡한 연산을 요구하기 때문에 전력 소모량 측면에서 기술적 한계에 다다르고 있다. 이 때문에 방대한 정보량을 구현하면서 전력도 줄일 수 있는 다치논리소자 연구가 세계적으로 진행 중이다. 3진법 이상의 논리가 구현 가능한 다치논리소자는 정보를 '0', '1', '2' 이상으로 처리할 수 있어, 2개의 숫자만 사용했던 기존의 2진법보다 처리해야 할 정보의 양이 줄어들어 소비전력이 적고 계산 속도가 빠르다. 이에 따라 대용량의 정보처리가 가능하면서 반도체 집적회로를 더 작게 만들 수 있는 장점이 있다. 이에 연구진은 2차원 반도체 소재인 이황화텅스텐과 육방정 질화붕소를 결합해 '0', '1', '2'인 3개의 논리상태 구현이 가능한 2차원 소재를 개발했다. 연구팀은 두 개의 2차원 반도체 소재를 수직으로 층층이 쌓아올림으로써 육방정 질화붕소 층이 인접하는 이황화 텅스텐 층 간의 전자 상호작용을 크게 줄이는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 이것이 2차원 반도체 소재 내의 밴드갭을 제어하는 메커니즘임을 규명했다. 이를 통해 특정 전압 구간에서 전류량이 감소하는 부성미분저항 특성을 가진 다치논리소자를 새롭게 개발했다. 이 박사는 "이번에 개발한 새로운 개념의 다치논리소자는 향후 대용량 정보 처리가 필요한 AI SW 지원하는 초절전형 소자·회로 기술의 기반이 될 것"이라며, "향후 두뇌 모방형 반도체와 같은 차세대 지능형반도체 소자 기술의 적용이 기대된다"고 밝혔다. 한편 이번 연구는 DGIST 신물질과학전공 김영욱 교수 연구팀과 공동으로 진행했으며, 나노과학 분야의 국제학술지인 'ACS 나노'에 3일자 온라인 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원이 내일테크놀로지와 손잡고 신개념 나노소재와 원자력 기술을 접목한 신기술을 개발한다. 원자력연구원은 연구원 창업기업인 내일테크놀로지와 질화붕소 나노튜브 기반 원자력 및 방사선 응용기술 개발 상호협력협약(MOU)을 지난 7월 31일 체결했다고 5일 밝혔다. 두 기관은 원자력과 방사선 분야에서 질화붕소나노튜브를 기반으로 원천 기술과 제품을 개발에 협력해 신시장을 창출한다는 계획이다. 이번 협약에는 △나노신소재 공동 연구 △질화붕소나노튜브를 이용한 원천 산업 신소재 공동개발 △기술정보 교류 △연구장비와 시설공유 등의 내용을 포함한다. 내일테크놀로지는 2015년 원자력연구원에서 독자적으로 개발한 질화붕소나노튜브 제조기술과 장치를 기반으로 김재우 박사가 창립한 연구원 창업기업이다. 전 세계적으로 질화붕소 나노튜브 제조기술을 보유한 기업은 미국, 캐나다 등의 소수 기업만이 손꼽히며 국내 기업으로는 내일테크놀로지가 그 대열에 합류해 있다. 내일테크놀로지가 질화붕소나노튜브를 이용해 개발한 전기절연방열소재는 산업통상자원부로부터 2018년 '국내 최초 개발 우수 신기술' 중 하나로 선정됐다. 또한, 작년 11월 세계 최초로 질화붕소 나노튜브를 활용한 자동차 배기가스 정화용 촉매를 개발하며 화제가 돼다. 최근에는 글로벌 최대 시약 소재사인 시그마 알드리치, 굿펠로 등과 수출계약 체결을 통해 제품의 우수성을 인정받으며 소재 분야에서 선두 기업으로 자리 잡았다. 한편 질화붕소나노튜브는 열전도율, 탄성, 강도, 열·화학 안정성 등이 뛰어나다. 현재 반도체, 자동차 산업 등에서 널리 사용되는 탄소나노튜브(CNT)보다 4차산업 분야에서 활용성이 더욱 높은 핵심 나노소재로 손꼽힌다. 인체에도 무해해 IT·IoT, 에너지뿐 아니라 바이오메디컬 분야에서도 주목받고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

  【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 반도체 칩 안에 금속 배선을 분리하는 새로운 소재가 개발됐다. 이 소재를 이용하면 소자를 아주 작게 만들 수 있고, 메모리와 같은 반도체 칩의 작동 속도를 높일 수 있다. UNIST(총장 이용훈)는 자연과학부 신현석 교수팀과 삼성전자 종합기술원(SAIT)의 신현진 전문연구원팀, 기초과학연구원(IBS)을 포함하는 국제 공동 연구진이 반도체 집적회로(Integrated Chip, IC칩)에 사용될 수 있는 ‘초저유전율 절연체’를 개발했다고 24일 밝혔다.   합성된 절연체를 사용하면 반도체 회로 간 전기적 간섭을 획기적으로 줄여 ‘소자 미세화’가 가능하다는 게 연구진의 설명이다. 반도체 칩에 많은 데이터를 저장하고 정보처리 속도를 빠르게 하려면, 칩 안에 소자 숫자가 늘어나야 한다. 하지만 더 많은 소자를 넣으려고 소자 크기를 작게 만들면 오히려 정보처리 속도가 느려질 수 있다. 반도체 내부에서 전자를 금속 배선 안에만 머무르게 만드는 ‘절연체’가 전자를 모으는 성질(유전율)이 있어 전자의 흐름을 방해하기 때문이다. 반도체 소자가 작아지고 배선 사이 간격이 좁아지면 이러한 현상이 더 심해진다. 따라서 반도체 소자의 집적도를 높이려면, 금속 배선에서 전자 이탈은 막으면서도 유전율은 낮은 절연체가 필요하다.   공동 연구팀은 기존 절연체보다 낮은 유전율을 갖는 ‘비정질 질화붕소(amorphous boron nitride) 소재’를 합성하고, 낮은 유전율을 갖는 원인을 밝혀냈다. 원래 질화붕소는 다양한 결정이 존재하는데, 화이트 그래핀으로 알려진 육방정계 질화붕소는 그래핀처럼 육각형의 규칙적인 원자 배치이지만 이번에 합성된 질화붕소는 원자 배치가 불규칙한 ‘비정질’이다. 합성된 물질의 유전율은 1.78로 현재 사용되는 절연체의 유전율보다 30% 이상 낮다. 제1저자인 홍석모 UNIST 자연과학부 박사과정 연구원은 “낮은 온도(400℃)에서 육방정계 질화붕소가 기판에 증착되는지 연구하던 중 ‘비정질 질화붕소’를 발견했고, 반도체 절연체로서 적용 가능성을 확인했다”며 “이 물질처럼 유전율이 낮은 절연체를 이용하면 반도체 칩의 전력 소모를 줄이고 작동 속도는 높일 수 있어 미래 반도체의 소재로 적합할 것”이라고 설명했다. 연구팀은 이론적 계산 및 포항가속기연구소 4D 빔라인의 ‘각도 분해능 X-선 흡광분석기(NEXAFS)’를 이용해 비정질 질화붕소 소재의 유전율이 낮은 이유도 찾아냈다. 질화붕소의 전자 구조 및 배향성 등을 분석한 결과에서는 원자 배열의 불규칙성이 유전율을 낮게 만드는 것도 파악됐다.   이번에 개발된 소재는 기계적 강도 또한 우수하다. 기존에는 절연체의 유전율을 낮추기 위해 소재 안에 미세한 공기구멍을 넣어 강도가 약해졌다. 그러나 비정질 질화붕소는 물질 자체의 유전율이 낮으므로 이런 작업이 필요 없고 기계적 강도도 유지할 수 있다. 특히 이 물질은 전자의 이동을 막을 뿐만 아니라 금속 원자가 반도체 영역으로 침범하는 것을 막는 ‘금속 확산 방지막’ 역할도 가능하다. 신현진 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “기술적 난제로 여겨진 유전율 2.5 이하의 고강도 신소재를 발견했다”며 “이번 연구결과는 학계와 산업계의 상호협력을 통한 시너지 창출의 모범적인 사례”라고 말했다. 신현석 UNIST 교수는 “이 물질이 상용화된다면 중국의 반도체 굴기와 일본의 수출 규제 등 반도체 산업에 닥친 위기를 이겨내는 데 큰 도움이 될 것”이라며 “반도체 초격자 전략을 이어가는 데 도움이 될 소재 기술이다”라고 강조했다. 유럽연합의 그래핀 연구프로젝트(Graphene Flagship)의 파트너인 영국 옥스퍼드 대학교 매니쉬 초왈라 교수와 스페인 ICN2 스테판 로슈 교수도 참여한 이번 연구는 세계적 권위의 학술지인 ‘네이처(Nature)’에도 이날 공개됐다. 한편 이번 연구 수행은 삼성전자 종합기술원, 과학기술정보통신부-한국연구재단의 기초연구실사업, 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트 일렉트로닉스 연구단), 기초과학연구원(IBS)의 지원으로 이뤄졌다.  ulsan@fnnews.com 최수상 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 반도체 초격차를 이어갈 신소재 개발에 성공했다. 연구진은 이 신소재를 이용해 반도체 칩을 더 작게 만들면서 속도까지 높여 미세공정의 한계를 또한번 뛰어넘을 것으로 보고 있다. 이번 신소재 개발은 삼성전자 종합기술원과 울산과학기술원(UNIST), 기초과학연구원을 포함해 국제 공동연구진에 의해 이뤄졌다. 신현석 UNIST 교수는 25일 "이 물질이 상용화된다면 중국의 반도체 굴기와 일본의 수출 규제 등 반도체 산업에 닥친 위기를 이겨내는 데 큰 도움이 될 것"이라고 전망했다. 이날 과학기술정보통신부 브리핑실에서 신현석 교수팀가 비정질 질화붕소 소재를 합성해 '초저유전율 절연체'를 개발했다고 밝혔다. 반도체 소자의 크기를 줄임과 동시에 정보처리속도를 높일 수 있는 핵심은 절연체의 유전율을 낮추는 것이다. 연구진은 비정질 질화붕소 소재 합성으로 기존 절연체보다 유전율을 30% 이상 낮췄다. 비정질 질화붕소의 유전율은 1.78로 기술적 난제로 여겨진 유전율 2.5이하의 신소재를 발견한 것이다. 현재 반도체 공정에서 사용되는 절연체는 다공성 유기규산염으로 유전율이 2.5 수준이다. 유전율은 외부 전기장에 반응하는 민감도를 말한다. 유전율이 낮을수록 반도체를 작게 만들 수 있다. 또 절연체란 반도체내 전류가 흐르지 않는 물질이다. 신현진 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "이번 연구결과는 반도체 산업계에서 기술적 난제로 여겨지던 부분에 대해 학계와 산업계가 상호 협력을 통해 해결방안을 찾아낸 모범적인 사례"라고 말했다. 연구진은 이론적 계산 및 포항가속기연구소 4D 빔라인을 활용해 비정질 질화붕소의 유전율이 낮은 이유가 '원자 배열의 불규칙성' 때문이라는 점도 밝혀냈다. 뿐만 아니라 기존에는 유전율을 낮추기 위해 소재 안에 미세한 공기 구멍을 넣어 강도가 약해지는 문제가 있었다. 이번에 개발한 비정질 질화붕소는 물질 자체의 유전율이 낮아 이러한 작업 없이도 높은 기계적 강도를 유지할 수 있게 됐다. 이번 연구성과는 세계 최고 권위의 학술지 '네이처'에 25일 0시(한국시간) 게재됐다. 한편 유럽연합의 그래핀 연구 프로젝트 파트너인 영국 케임브리지 대학교 매니쉬 초왈라 교수와 스페인 카탈루냐 나노과학기술연구소 스테판 로슈 교수가 참여해 국제 공동연구로 진행됐다. 현재와 같은 나노미터 단위의 반도체 공정에서는 소자가 작아질수록 내부 전기 간섭 현상이 심해 오히려 정보처리 속도가 느려지게 된다. 이러한 이유로 전기 간섭을 최소화하는 낮은 유전율을 가진 신소재 개발이 반도체 한계 극복의 핵심이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 내일테크놀로지가 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 활용해 자동차 배기가스 정화용 촉매 개발에 성공했다고 14일 밝혔다. 이 기술은 고가의 귀금속 촉매를 최대 1000배 절약하면서 600℃ 이상의 고온에도 안정적으로 정화 성능을 유지해 미세먼지를 줄이는 역할을 할 것으로 보인다. 내일테크놀로지는 한국과 미국에 이 기술에 대한 특허를 출원했다. 또한 북미지역의 세계적 자동차부품사와 공동으로 자동차용 촉매제품 개발을 추진하기로 합의하고 비밀유지각서를 체결했다. 현재 질화붕소 나노튜브는 시장 진입 초기 단계라 수요가 많지 않아 고가로 소량씩 공급되고 있으나, 추후 수요 증가로 시장이 확대되면 대량 생산에 따른 원가 절감으로 경제성 또한 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계적으로 질화붕소 나노튜브 제조기술을 보유한 기업은 미국, 캐나다 등의 소수 기업만이 손꼽히는 가운데, 원자력연구원 창업기업인 내일테크놀로지가 그 대열에 합류했다. 내일테크놀로지가 미국 스토니브룩대학 연구팀과 함께 개발한 기술은 질화붕소 나노튜브 표면에 나노미터 크기의 팔라듐 또는 백금 나노입자 극소량(0.1wt% 이하)을 결합해 촉매를 제조하는 기술로, 질화붕소 나노튜브의 촉매 특성에 더해 표면에 결합한 나노입자의 촉매 성능을 동시에 발현시킬 수 있다. 기존 기술과 유사한 정화능력을 가지면서 600℃ 이상의 고온에서도 오랜 시간 정화 성능을 유지할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 사용을 최소 100배에서 최대 1000배 이상 절약하면서 제조공정 역시 매우 간단해 대량 생산에도 적합하다. 내일테크놀로지 대표이사인 김재우 박사는 "내일테크놀로지는 우리나라 출연연에서 독자 개발한 기술을 기반으로, 현재 시장을 주도하고 있는 미국, 캐나다 기업보다 우수한 특성의 질화붕소 나노튜브를 획기적으로 낮은 가격에 공급해 시장을 주도할 수 있다고 확신한다"며, "개발한 고유 기술을 기반으로 2025년 40조원에 이를 것으로 예측되는 촉매시장에 무난히 진입할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 기술개발 결과는 화학공학 분야에서 가장 많은 인용수를 자랑하는 학술지인 I&ECR의 표지논문으로 최근 선정됐다. 내일테크놀로지는 김재우 박사를 중심으로 2015년 원자력연구원에서 독자적으로 개발한 질화붕소 나노튜브 제조기술과 장치를 기반으로 창립한 연구원 창업기업이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자