국립부경대, 니켈보다 전도성 높은 복합분말 개발

일본 AIST와 철·구리·은 소재 공동연구
마이크로·나노 입자로 각각 합성

가스 아토마이즈법으로 합성한 마이크로 분말과 열 플라즈마법으로 만든 나노 철(Fe)·구리(Cu)·은(Ag) 복합분말의 전자현미경 이미지와 원소 분포도. (자료=국립부경대학교 제공)

국립부경대학교와 일본 산업기술종합연구소(AIST)가 기존 니켈 분말보다 전기가 잘 흐르면서 자성도 유지하는 철·구리·은 복합 소재를 개발했다.

국립부경대 신소재시스템공학전공 권한상 교수팀은 AIST 멀티머티리얼연구부문 박광재 박사 연구진과 철(Fe)·구리(Cu)·은(Ag)을 결합한 분말의 전기·자기·기계적 특성을 확인했다.

연구 결과는 11일 일본 삿포로에서 열린 제87회 응용물리학회 추계학술대회에서 공개됐다.

연구진은 철·구리·은의 질량비를 3대 5대 2로 맞춘 뒤 가스 아토마이즈와 열 플라즈마 기술을 적용했다. 이를 통해 평균 입경 약 50㎛의 마이크로 분말과 약 100㎚ 크기의 나노 분말을 각각 만들었다.

새 소재의 전기전도성은 반도체 테스트 소켓에 주로 쓰이는 니켈 분말보다 높은 것으로 나타났다.

포화자화는 마이크로 분말이 약 63 emu/g, 나노 분말은 약 56 emu/g으로 측정됐다. 니켈의 약 57 emu/g과 비교하면 마이크로 입자는 높고 나노 입자는 비슷한 수준이다.

마이크로 분말의 비커스 경도는 127 HV로 니켈 분말의 100~110 HV를 웃돌았다.

입자 내부 구조는 크기에 따라 차이를 보였다. 마이크로 형태에서는 철과 구리가 은 기반 조직에 흩어졌고, 나노 형태에서는 철이 중심부에 모이고 구리와 은이 바깥쪽에 자리했다.

연구진은 이 분말이 반도체 단자와 검사장비를 전기적으로 연결하는 엘라스토머형 테스트 소켓의 필러로 쓰일 가능성에 주목하고 있다. 자성을 이용하면 제조 과정에서 입자를 원하는 방향으로 배열할 수 있다는 설명이다.

다만 실제 제품 적용 여부는 추가 검증이 필요하다. 연구진은 실리콘 고무 기반 소켓에 넣어 조성과 입자 크기, 미세구조를 다듬고 접촉저항과 반복 사용 내구성, 신호 전달 특성을 평가할 예정이다.

관련 기술은 국내외 특허 출원 절차를 밟고 있다.

부산=김성욱 기자