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용액을 사용한 집합조직 산화물 박막제조

전문가 제언: ○ 용액을 사용한 막의 제조(CSD; Chemical Solution Deposition)는 산업계에서 사용하는 확립된 기술이다. 전자공학분야에서도 산화물인 강유전체 박막제조에 다양하게 이용된다.

○ 고온 전도체는 4종 이상의 원소로 구성된 구리산화물이고 이방성이 커서 고품질의 박막제조가 어렵다. 주로 물리증착인 PLD(Pulsed Laser Deposition), 스퍼터링, e-beam 등과 화학적 방법으로는 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition)가 사용된다.

○ 물리증착은 대개 진공상태에서 이뤄지므로 진공장치와 레이저를 비롯한 장비비가 많이 든다. 다층박막을 제조하는 경우는 더욱 복잡하다.

○ CSD가 초전도분야에서 관심의 대상이 된 이유는 고온 초전도 선재/테이프 제작에서 중요한 역할을 하기 때문이다. 초전도체를 전력기기에 응용하기 위해 선재/테이프 제작이 선행되어야 한다. 현재 상용화 되어 있는 Bi-계 선재는 가격이 비싸서 재래기술과 경쟁이 안 된다.

○ 고온 초전도체를 전력분야에 응용하기 위해 개발 중인 YBCO를 사용한 임계전류가 높은 테이프제작이 유일한 희망이다. 이를 위해 완충 층으로 사용되는 산화물 박막을 비롯하여 초전도 YBCO 막을 CSD로 제조해야 경제적으로 대량생산이 가능하다.

○ 미국과 일본의 초전도 선재제작회사를 중심으로 이미 상당한 성과를 거두고 있으며 2020년까지는 km.A 당 가격이 현재 사용되는 구리나 알루미늄선재와 경쟁할 수 있는 수준에 도달할 것으로 예상된다.

○ 국내에는 2세대 YBCO 테이프제작을 정부출연 연구기관과 대학에서 연구하고 있다. 주로 물리증착과 MOCVD를 이용한다. CSD의 가능성을 고려할 때 관심을 가질 만 하다.

저자: Bhuiyan, MS; Paranthaman, M; Salama, K
자료유형: 학술정보