“플라즈마 이용해 고순도 나노다이아몬드 정제한다”

▲ 나노다이아몬드/폴리머 필름에서의 플라즈마 기반 직접 인쇄 과정 개략도.

핵융합연, 기존 기술보다 저비용ㆍ친환경적

국내연구진이 기존 기술보다 저비용, 친환경적으로 고순도 나노다이아몬드를 생성하는 기술을 개발했다.

국가핵융합연구소는 플라즈마기술연구센터 홍승표 선임연구원ㆍ김태환 학생연구원ㆍ이승환 선임연구원이 공동으로 플라즈마를 이용한 고순도 나노다이아몬드 정제 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

나노다이아몬드는 주목받는 차세대 소재로 높은 경도ㆍ화학적 안정성ㆍ높은 열전도도를 지니고 있어 코팅, 자동차 윤활유, 연마제, 화장품 등 다양한 산업 분야에 활용할 수 있다.

이 소재를 플라즈마를 이용해 정제하는 기술이 개발됐다.

플라즈마는 고체ㆍ액체ㆍ기체가 아닌 물질의 4번째 상태로 불리며, 반도체ㆍ디스플레이ㆍ에너지ㆍ환경ㆍ농식품ㆍ신소재ㆍ의료 등 다양한 산업 분야에 기반기술로 활용된다.

기존엔 나노다이아몬드 생성을 위해 흑연을 폭발물과 혼합해 터트려 제조하는 방식을 이용했다.

이 방식은 폭발 시 발생하는 불순물을 제거하기 위한 별도의 화학처리 작업을 필요로 하고 높은 정제비용과 폐기물 처리 등의 문제가 있었다.

또 낮은 순도로 다른 소재와 반응도가 떨어져 만들 수 있는 응용제품에도 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 나노다이아몬드 정제 기술은 플라즈마를 이용해 다이아몬드가 함유하고 있는 불순물을 선택적으로 제거할 뿐만 아니라 더욱 빠르고 간편하게 고순도 다이아몬드를 정제할 수 있다.

이 기술은 저순도의 나노다이아몬드 분말에 ‘플라즈마젯’이라 불리는 가느다란 플라즈마를 쏘면 플라즈마에서 나오는 활성 산소가 나노다이아몬드의 불순물을 선택적으로 제거해 고순도 다이아몬드 분말로 정제된다.

기존 화학적 정제방법의 고비용, 화학폐기물 처리 문제 등이 해소된 것이다.

또 플라즈마젯을 이용한 정제기술은 필요한 부분만 선택해 직접적으로 정제할 수 있어 원하는 형태의 고순도 다이아몬드 패턴을 형성할 수 있다는 장점도 있다.

이 연구 결과는 지난달 재료분야 세계적 학술지 ‘카본(Carbon)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@