차세대 나노튜브 질화붕소나노튜브

2015년이 곧 지나갑니다. 올해의 마지막이 가까워지는만큼 가까운 친구, 가족에게 선물을 많이 하고 있습니다. 많은 선물 가운데 눈에 띄이는 선물은 어린 조카에게 요즘 뜨고 있는 나노블럭을 선물하여 주는 것이었습니다.

나노블럭은 어린이 선물뿐만 아니라 키덜트족에게도 인기가 있습니다.

키덜트는 아이(kid)와 어른(adult)의 합성어로서 아이같은 취향을 가진 어른들을 말합니다.

 

출처:http://entertain.naver.com/read?oid=416&aid=0000044357

 

‘나노’라는 것은 10억분의 1이라는 것을 의미하는 단위로서 고대그리스의 난쟁이를 뜻하는 ‘나노스’라는 말에서 유래가 되었습니다. 나노는 1980년대에 원자현미경이 개발되면서 연구가 시작되었습니다. 나노기술의 장점은 적은 에너지를 이용하여 큰 성능을 낼 수 있기 때문에 차세대 재료로서 현재에도 많은 연구에서 활용되고 있습니다. 특히 산업부문에서는 이 나노를 이용하여 여러분야에 적용하고 있습니다. 대표적인 분야로서는 생명공학, 에너지분야, 원자력 및 우주분야, 의료기술에 이용을 하고 있습니다. 흔히 이용되는 탄소나노튜브는 1991년 일본의 이지마 박사가 다른 물질을 합성하던 중 이 물질을 발견하게 되었던 것이 탄소나노튜브의 출발점입니다. 탄소나노튜브에서는 하나의 탄소원자가 3개의 다른 탄소원자와 결합이 되어있고 육각형 모양을 이루고 있습니다. 이 육각형 모양을 가진 그물을 원통형으로 말면 나노튜브구조가 됩니다.

 

스미오 이지마 현 성균나노과학기술원(SAINT) 원장

출처:http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=011&aid=0002032644

 

 

오늘 소개할 나노튜브는 탄소나노튜브가 아닌 ‘질화붕소나노튜브’라는 것입니다. 질화붕소나노튜브는 현재에 쓰이는 탄소나노튜브와 유사한 나노튜브입니다. 탄소나노튜브와 유사한 열전도 및 기계적 특성을 가지고 있으며 900℃ 이상의 고온을 견딜 수 있는 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 특히 주목해야 할 부분은 열중성자 흡수율이 매우 뛰어나다는 것입니다. 이는 이 나노튜브를 원자력기술에 이용할 수 있다는 것을 암시하고 있습니다.

 

질화붕소나노튜브 구조 , 탄소나노튜브 구조

질화붕소나노튜브 구조 출처: 한국원자력연구원

탄소나노튜브구조 출처 : http://blog.naver.com/choiein2/103268554

 

 

한국원자력연구원의 원자력소재개발부 김재우 박사팀이 차세대 나노 소재인 이 질화붕소나노튜브를 사용 제조할 수 있는 기술을 개발하였습니다. 김재우 박사팀은 딱딱한 물질을 분쇄하는데 쓰이는 ‘블밀링’이라는 공정을 통하여 질화붕소나노튜브를 제조하고 1,100℃ 이상의 고온에서도 열처리를 할 수 있는 시스템을 개발하였습니다. 현재 국내에는 상용화 기술이 없기 때문에 더욱 의미있는 기술이라고 생각이 됩니다.

 

질화붕소나노튜브(BNNT) 제조 장치

 

출처: 한국원자력연구원

 

질화붕소나노튜브는 현재 해외에서 1g당 100만원이상을 호가하기 때문에 이 기술개발로 인하여 질화붕소나노튜브의 가격을 상당히 많이 낮출 것이라고 생각합니다. 따라서 엄청난 부가가치가 증대될 것으로 기대가 됩니다. 현재 해외의 미국의 나사, 캐나다의 국립연구위원회 등의 기술을 기반으로 상용화되어 시장에 공급되어 있으나 국내의 경우 연구뿐만 아니라 생산도 저조하기 때문에 이를 산업생산에 이용하려면 더더욱 많은 노력이 필요하다는 것이 김재우 박사님의 견해입니다.

 

현미경으로 관찰한 질화붕소나노튜브(좌 )와 탄소나노튜브(우)

질화붕소나노튜브 출처: 한국원자력연구원

탄소나노튜브 출처: 출처:http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1047743&cid=42023&categoryId=42023

특히 질화붕소나노 튜브는 여러 분야에 응용될 수 있지만 원자력 부분에서도 효율적으로 응용될 수 있습니다. 원자력 부문에서는 고온에서 견딜 수 있는 소재가 각광을 받기 때문입니다. 아래의 표를 보면 탄소나노튜브와 질화붕소나노튜브의 차이가 있습니다. 화학적/열적 안정성에서 특히 두 배이상 차이가 나기 때문에 원자력이라는 높은 고온을 견디기 위해서 질화붕소나노튜브가 효과적인 것을 알 수 잇습니다. 탄소나노튜브와 달리 열중성자 흡수율이 높은 것 또한 다른 점입니다.

 

CNT(탄소나노튜브) BNNT(질화붕소나노튜브)

출처:한국원자력연구원

 

앞으로의 지어질 원자력 발전소의 안정성을 위하여 우리나라도 원자력소재 기술개발에 많은 연구개발 비용을 투자를 하여야합니다. 무엇보다도 이러한 기술 및 개발한 것을 실제로 상용화하여 산업생산 부문에 적용하는 것이 가장 중요한 점이라고 생각합니다. 외국보다 기술이 뒤처진만큼 더욱 더 노력하여 앞으로의 원자력 발전에 많은 도움이 되었으면 좋겠습니다.