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고경도 나노 다결정 다이아몬드의 개발

전문가 제언: ○ 합성다이아몬드는 1950년대 미국의 제너럴일렉트릭(GE)이 인공적으로 다이아몬드를 합성하는 기술을 개발하고 상업화시켰다. 1970년대 들어 석재산업용 공구재료로 사용되면서 공업용 다이아몬드시장은 이후 20여 년간 해마다 10% 이상의 놀라운 성장세로 발전하여 왔고, 용도 면에서도 비약적으로 확대되어 오늘에 이르고 있다.

○ 가장 이상적인 절삭재료는 경도가 높고 인성이 좋아야 하며 충격강도도 높아야 한다. 또 가격이 저렴하면서도 용도에 맞는 품질이 요구된다. 이러한 시장 요구에 부응하는 것이 합성다이아몬드이고 가장 일반적인 제품이 고압고열(HPHT)을 이용한 다결정 다이아몬드이다. HPHT 방식은 천연 다이아몬드가 생성되는 반응 기구를 본뜬 것이어서 현재는 대체로 안정된 기술이다.

○ 현재 HPHT 다이아몬드를 합성하고 소결할 수 있는 기술을 가진 회사는 DI(구 제너럴일렉트릭), E6(구 남아공의 드비어스), 일본의 스미토모전기 정도이다. 러시아와 중국의 여러 기업체도 기술을 가지고 있으나 그 수준은 떨어지는 것으로 보고 있다. 하지만 중국의 일부 업체들이 저급품 시장에서의 영향력을 바탕으로 시장점유율을 확대시키고 있어 향후 잠재적인 경쟁자로 부각되고 있는 상황이다.

○ 우리나라는 1987년 한국과학기술원과 일진다이아몬드(주)가 공동 연구하여 국내 최초로 합성다이아몬드 개발에 성공했다. 이후 1990년부터 본격 생산 및 판매를 시작하여 그동안 전량 수입에 의존해 왔던 국내 공구제작 업체에 공급하기 시작했다. 또 이들은 2008년에 일반형 다결정 다이아몬드보다 직경이 15㎜ 더 큰 75㎜ 대구경 제품을 개발하기도 했다.

○ 산업의 발전은 난삭재의 증가로 이어지고 공업용 합성다이아몬드 및 연관 제품의 수요는 계속 증가할 것이다. 또 미래에 발생할 새로운 시장요구에 따를 수 있는 다이아몬드를 합성할 신기술 확보가 시급하다. 따라서 시장에서 절대 우위의 경쟁력을 확보하기 위한 품질과 원가절감을 위한 연구개발 활동이 계속되어야 한다.

저자: Hitoshi Sumiya
자료유형: 학술정보