UNIST 천연가스 달궈 나노와이어 제조기술 개발

울산과학기술원(UNIST)은 박수진·곽상규 에너지 및 화학공학부 교수팀이 천연가스를 가열시켜 나노와이어를 얻는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

나노와이어는 나노미터(㎚) 크기의 작은 막대기둥 구조체이다. 초미세·고효율 전자기계부품으로 활용하기 위한 연구·개발이 세계적으로 진행되고 있다. 백금이나 금, 은 등의 귀금속 촉매를 이용해 만들고 있다.

연구팀은 금속 등에 탄소를 입히는 ‘천연가스 열분해’ 공정으로 나노와이어를 얻었다. 코팅하고자 하는 산화물에 천연가스를 넣고 높은 온도로 가열시키는 비교적 단순한 방식이라고 대학 측은 설명했다.

연구팀은 "천연가스는 고온에서 탄소와 수소로 분리되는데, 이때 수소는 산화물에 있던 산소와 반응하고 탄소만 물질에 코팅된다"며 "온도를 800도 이상 높이면 탄소 코팅뿐 아니라 물질을 나노와이어 형태로 만든다"고 설명했다.

이 기술을 이용하면 나노와이어 표면에 탄소층이 생겨 공기 중의 산소와 반응하는 것을 막아줘 화학적으로 안정적인 것도 장점으로 꼽았다.

연구팀은 또 이 기술로 만든 게르마늄 나노와이어를 리튬이온전지 음극소재에 적용했더니 1000회 이상 충·방전해도 99% 이상 용량을 유지했다고 소개했다. 게르마늄 소재는 전기 전도도와 이온 전도도가 우수해 다양한 전자 및 에너지 소재로 주목받고 있다. 하지만 소재 비용이 비싸 산업에 적용하기는 어려웠다. 이번 기술을 적용하면 게르마늄 소재의 제조비용을 20∼50% 절감하는 효과도 거둘 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 미래창조과학부의 중견연구자지원사업과 기초연구사업에서 지원받아 진행됐다. 나노 분야 권위지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 온라인 판에 게재됐다.

울산=이보람 기자 [e-mail]