학과소식

전북대학교는 공대 문세연 교수(양자시스템공학) 연구팀이 상압에서 저온의 플라즈마를 이용해 고품질의 이산화티타늄(TiO2)을 고속으로 증착할 수 있는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

이산화티타늄은 빛을 흡수해 다른 물질을 산화시키는 능력이 우수한 광촉매로 살균제나 악취제거, 항균제 등 생활환경 분야나 반도체, 태양전지 셀 등의 코팅물질로 널리 활용되고 있다.

산업적으로는 박막 형태로 널리 이용되는데, 이를 위해 대개 졸-겔 법을 필두로 고진공이 요구되는 화학기상증착이나 진공플라즈마 증착법이 적용돼 왔다. 최근에는 열에 약한 유연소재 위에 TiO2를 증착하기 위해 저온의 증착공법이 관심을 받고 있으나, 증착 속도가 느리고 품질이 낮아 한계를 보였다.

전북대 공대 문세연 교수

문 교수 연구팀은 이를 극복하기 위해 저온의 상압 플라즈마 기술을 활용해 열린 공간에서 TiO2를 빠른 속도로 증착할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 동일 공정 시스템에서 적용된 화학기상증착보다 속도가 2~3배 가량 빠르고 증착 품질 면에서도 더 뛰어난 성과를 보였다고 연구진은 밝혔다.

또 진공장치나 가열부품과 같은 고가 장비와 복잡한 공정이 필요했던 기존 연구에 비해 단순한 저온 상압 플라즈마 공정을 채택해 시간과 비용을 크게 절감하고 미터 급으로 확장할 수 있어 곧바로 산업화에 적용할 수 있는 기술로 평가받고 있다.

논문 공동 저자인 강성찬 연구원은 “증착 속도 향상 외에도 상압 플라즈마 특성 제어를 통해 증착 층 내 존재하는 탄소와 같은 불순물 제어에도 효과적이어서 고순도 TiO2 증착 기술의 새로운 출발점이 될 것”이라고 말했다.

강 연구원과 함께 논문을 공동 집필한 호돌프 모쇼페(Rodolphe Mauchauffé) 박사는 지난달 일본에서 열린 ‘제2회 아시아-태평양 플라즈마 물리 학회(AAPPS-DPP)’에서 이번 연구결과로 우수 발표상을 수상하는 등 국제적 관심을 받았다.

이번 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업과 포스코 기술연구소 연구 지원을 통해 이뤄졌고, 그 성과는 네이처를 출판하는 세계적 과학저널 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’ 11월호에 실렸다.

전주=김동욱 기자 kdw7636@segye.com


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