국립금오공과대학교(총장 곽호상)는 김현호 재료공학부 신소재공학전공 교수 연구팀이 나노구조를 지닌 전이금속 산화물의 공정시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 새로운 합성방법을 개발했다고 23일 밝혔다.
나노구조 전이금속 산화물 소재는 매우 우수한 열적, 화학적 안정성을 지니면서도 높은 표면적을 가져 배터리나 수소 연료전지 등 에너지부터 전자소자에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되고 있다.

보통 나노구조 전이금속 산화물 합성에는 다양한 모양과 크기를 정밀하게 제어하면서 대량생산이 가능한 수열합성법이 주로 사용되는데, 결정 형성 과정에서의 예기치 않은 부반응과 공정 후 발생하는 불순물로 인해 고품질 결정의 형성에는 어려움이 따른다. 고품질의 나노구조 전이금속 산화물을 안정적으로 대량생산하기 위해서는 정밀 제어 기반의 합성 기술이 요구된다.

연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 대기 환경 혹은 개방된 대기상태의 고정시스템을 구축, 전이금속 산화물의 초고속 합성이 가능한 공정을 개발했다. 기존 고가의 고순도 가스를 기반으로 한 공정이 아닌 상압 대기의 환경을 활용한 것이다. 전구체 공급만으로도 고품질의 결정을 빠르게 생산할 수 있어 대량생산 가능성을 높였다. 또 용매를 사용하지 않고 다양한 기판으로 쉽게 옮길 수 있어 에너지 분야 등 활용성이 높다.
김현호 교수는 “이번 연구는 나노물질의 대량 합성이 어려워 연구 수준에 머물렀던 기존의 한계를 극복하고, 초고속 합성을 통해 단시간에 전이금속 산화물을 생산할 수 있음을 보여주었다”며, “기존 합성법에 비해 높은 품질과 공정시간을 획기적으로 단축함으로써 에너지, 전자소자, 센서 등 다양한 분야에 적용 가능한 기술로, 산업적 활용 가능성을 보여준 주목할 만한 연구 성과로 볼 수 있다.”고 밝혔다.

논문 제1저자인 임시헌 신소재공학과 박사과정 학생은 “앞으로도 다양한 전이금속 산화물 등 나노물질에 대한 연구를 통해 우리나라의 과학 발전에 기여할 수 있는 연구자로 성장하고 싶다.”고 말했다.

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이번 연구는 국립금오공대 재료공학부 저차원나노소재 및 반도체소자 연구실(지도교수 김현호)이 주도했으며, 교육부 4단계 BK21사업, 한국연구재단 신진연구자지원사업, 나노및소재기술개발사업 미래기술연구실, 산업통상자원부 소재부품기술개발사업 등의 지원으로 수행됐다. 관련 논문은 최근 SCI급 국제학술지인 '어드벤스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인판에 게재고, 오프라인판 'Back Cover 표지논문'으로 선정돼 23일 실렸다.

구미=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
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[칼럼]
국립금오공대는 나노구조 전이금속 산화물의 합성 기술을 획기적으로 개발했습니다. 새로운 합성 방법은 공정시간을 크게 단축하면서도 고품질 결정을 안정적으로 대량 생산할 수 있는 장점을 갖췄는데요. 이 기술은 배터리, 수소 연료전지, 전자소자 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대됩니다.

특히, 기존의 한계를 극복한 초고속 합성 기술은 에너지 분야뿐만 아니라 전자소자, 센서 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 연구진의 노고로 이룬 이 연구 성과는 우리나라의 과학 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 전이금속 산화물 등 나노물질에 대한 연구로 미래 기술의 발전에 이바지하고자 하는 의지도 높이는 좋은 계기가 되었습니다.

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