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탄소나노튜브의 생산과 산업에의 응용

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브(CNT)는 1991년 NEC의 Sumio Iijima가 최초로 발견한 이래 특수한 구조로 구리선의 100배 이상의 전기전도성과 뛰어난 기계적 강도, 고열전도성 등의 특성으로 응용이 끝없이 확장되고 있다. CNT는 또한 특수 환경에서의 전기저항의 변화, 그리고 강력한 자장에서 띠 간격이 없어지는 특성 등으로 현재의 반도체와 LCD의 대체를 비롯한 FED, 센서, 탐침, 이차전지의 전극 등 많은 응용 가능성을 갖고 있다.

○ CNT의 가장 먼저 실용 가능한 응용으로는 CNT 강화 고분자 복합재료가 있다. 종래의 강화용 충전제인 카본블랙이나 탄소섬유는 너무 연구가 많이 되어있어, 이들을 직접 대체하는 것보다는, 전기전도성과 결합된 비교적 소량이 사용되는 새로운 틈새시장이 훌륭한 목표이다.

○ 현재의 기술로 만족시킬 수 없는 시장의 요구를 CNT만의 특성으로 해결해 줄 수 있는 틈새시장 적용은 CNT의 높은 재료가격에도 불구하고 시장에서 받아들여 질 것이다. 두께가 얇고 고전기전도성과 기계적 강도가 필요한 전선케이블 차폐층은 균일한 분산과 CNT의 가격인하가 필요하지만 좋은 적용 예가 될 것으로 깊은 검토가 필요하다.

○ CNT 합성기술에서 1세대 기술인 전기방전법, 레이저증착법의 향상을 위해 등장한 고온 필라멘트 플라즈마 CVD법 등 소위 2세대의 여러 기법이 계속 등장하여 고순도, 대면적, 자기 배향, 저온합성 등의 기술을 발전시키고 가격을 급격히 낮추고 있다. 미국 Hyperion Catalysis International사의 생산능력이 수년전에 이미 일당 300kg을 초과하였다.

○ 패턴을 가진 Si 웨이퍼 상에서 자기 배향 성장된 CNT의 저온합성은 전자회로에 CNT의 집적을 가능케 하였다. Si 웨이퍼보다 더 고순도가 필요하겠지만 CNT는 반도체의 20nm 선폭 한계를 극복해 줄 것이다.

○ 국내 일진 나노텍의 CNT 양산능력 확보, 포항공대와의 공동 연구결과인 고분자 기판 상에서의 합성 성공, 군산대, 삼성SDI 등 여러 연구진의 맹활약은 한국 CNT 기술의 밝은 미래를 보여준다.

저자: Melissa Paradise et al
자료유형: 학술정보