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수열프로세스에 의한 기능성 재료의 제조

전문가 제언: ○ 수열합성은 액상합성법의 하나로 고온고압 하에서 물 또는 수용액을 이용하여 물질을 합성하는 프로세스이다. 반응속도가 빠르고, 분산성이 좋으며 입경, 형상, 입도분포 및 순도 등의 제어가 가능하여 균일한 결정상의 미세입자 제조가 가능한 프로세스이다.

○ 초임계수를 수열합성반응에 이용하므로 종래의 수열합성법으로 곤란하였던 나노입자의 크기, 형상 및 고차구조의 제어가 가능하게 되었다. 초임계수 수열합성법과 장치의 개발로 하이브리드 나노입자의 합성법이 제시되고 있어 향후 다양한 분야로 응용확대가 기대된다. 특히 압전 세라믹 분야에서 초음파어시스트 수열합성법으로 Pb-Free KNbO₃재료가 개발되어 상품화가 되었다.

○ 초임계수를 활용한 수열합성법은 차세대의 고도의 기능성과 제어성을 만족하는 반응용매로 화학프로세스에 응용하기 위해 우리나라를 비롯하여 세계 각국이 왕성하게 연구하고 있다. 특히 일본은 2001년 4월 물질?재료연구기구를 설립하여 수열합성기술을 응용한 나노 물질재료, 환경 에너지재료 등의 연구를 집중적으로 하고 있다.

○ 우리나라의 경우 초임계 수열합성법은 1990년대 중반부터 KIST, KIER등에서 연구를 진행하고 있으며, 다양한 금속산화물의 나노입자 합성에 성공하였다. 한화석유화학(주)은 초임계수산화에 의한 폐수처리 기술을 개발하여 상업화 하였으며, 최근에는 초임계수산화 기술을 초임계 수열합성기술과 접목하여 부산물인 폐산을 반응 중에 분해 처리하는 기술과 나노입자의 합성기술을 개발하여 상업화에 성공하였다.

○ 초임계 유체의 이용기술은 고온고압 상태를 유지하기 때문에 운전코스트가 높다는 인식이 크지만 실제 반응프로세스에서 유효성을 적극적으로 활용할 필요가 있다. 아직까지 초임계 유체의 실용화에는 여러 가지 해결할 과제가 남아 있지만 연구가 진척됨에 따라 가까운 장래에 청정프로세스의 주요 기술로 위치할 것으로 판단된다.

저자: Noritsugu Koometani
자료유형: 학술정보