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단결정 금속 포일, 크고 싸게 손쉽게 만든다

2018.10.19 과학기술정보통신부

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단결정 금속 포일, 크고 싸게 손쉽게 만든다
- IBS 연구진, 제조비용 1/1,000 낮춘 기술로 32㎠ 단결정 금속포일 제조 -
-사이언스 게재, 단결정 그래핀 등 고성능 전자소자 응용 기대 -

□ 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 로드니 루오프 단장(울산과학기술원 특훈교수) 연구팀이 신형준 울산과학기술원(UNIST) 교수, 유원종 성균관대 교수와 공동으로 값싼 상용 다결정 금속 포일로부터 고부가가치의 단결정* 금속 포일을 손쉽게 제조할 수 있는 기술을 개발했다.
* 재료 전체에서 원자가 규칙적으로 배열된 상태를 단결정이라고 한다. 반면 배향이 서로 다른 단결정들이 함께 구성되면 다결정 재료가 된다.

o 단결정 금속 포일은 다결정 금속 포일에 비해 표면 특성이 균일하고 전기전도도가 우수한 장점이 있지만, 제조비용이 비싸고, 대면적 제작이 어렵다는 한계로 일부 분야에만 제한적으로 사용되었다.

o 연구팀은 이번에 ‘무접촉 열처리’라는 새로운 제조 공정을 개발해 기존 보다 1/1,000 낮은 제조비용으로 최대 32㎠의 대면적 단결정 금속 포일을 제조하는 데 성공했다.

o 과학기술정보통신부(장관 유영민)와 IBS(원장 김두철)는 이번 연구 성과가 사이언스(Science, IF 41.058) 온라인 판에 10월 19일 3시(한국시간)에 게재되었다고 밝혔다.
□ 이번에 개발된 무접촉 열처리 기술은 다결정 금속 포일을 공중에 매단 상태에서, 수소 대기 하에 고온의 열을 가하는 것만으로 손쉽게 단결정 금속 포일을 제조할 수 있는 공정이다.

o 이 기술로 제조한 단결정 구리 포일**은 원재료로 사용된 다결정 구리 포일에 비해 전기저항이 7% 가량 낮은 우수한 전기적 특성을 나타냈다.
** 단결정 구리 포일 : 알루미늄 포일처럼 얇게 펴진 구리를 말한다. 다결정 구리 포일의 가격은 1㎠ 당 38원 수준이지만, 단결정 구리는 동일 면적에 18만 원 수준으로 가격 면에서도 큰 차이가 있다.

o 또한, 연구진은 무접촉 열처리로 제작한 단결정 금속 포일을 기판으로 사용해서 다결정에 비해 전기적‧열적으로 성능이 우수한단결정 그래핀을 성장시키는 데도 성공하였다.

□ 이번에 개발된 공정은 단결정 금속의 제조비용을 대폭 절감해서 단결정 금속의 상용화에 기여할 것으로 평가된다. 뿐만 아니라 단결정 그래핀을 촉매로 사용해 ‘꿈의 신소재’로 불리는단결정 그래핀 등 차세대 전자소재 개발을 견인할 수 있을 것으로 기대된다.

o 로드니 루오프 단장은 ”구리, 니켈, 코발트, 백금 등 다양한 금속들을 손쉽게 단결정으로 전환할 수 있음을 증명했다“며 ”실리콘 단결정 성장 기술의 발견이 현재 반도체의 역사를 연 것처럼 다양한 분야에 응용돼 세상을 바꿔나갈 것으로 기대한다.“고 말했다.

“이 자료는 과학기술정보통신부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”

<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>

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