고성능 기계 부품용 나노기술 응용 가속화

고성능 기계류 부품에 나노기술 응용이 가속화 조짐을 보이고 있다.

특허청은 고성능 기계류 부품용 나노금속분말 특허출원이 1990년도 이후 폭발적인 증가세를 나타내고 있으며, 나노금속분말의 고밀도 성형에 관한 특허출원이 나노금속분말 출원의 약 37%를 차지하는 높은 비율을 나타내고 있다고 20일 밝혔다.

나노기술이란 물질이 나노미터(10억분의 1미터) 크기로 작아지면서 나타나는 새로운 성질과 현상을 이용하여 소재, 소자, 또는 시스템을 창출하는 과학기술이다.

이 중 나노금속분말 및 고밀도 성형기술은 나노크기의 미세구조를 갖는 분말을 제조하여 첨단 산업기술 분야에 응용하도록 성형(벌크화)하는 기술로서, 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있다.

나노 금속분말의 경우 강한 반응성 때문에 나노 세라믹 분말에 비해 상대적으로 그 연구에 어려움이 있었으며, 나노금속분말을 고밀도로 성형해 부품화하는 기술 역시 어려운 기술로 분류됐는데 이는 나노크기의 미세구조를 유지하면서 고밀도화(완전치밀화)하는 것이 용이하지 않기 때문이었다.

이와 같은 기술적 어려움을 극복한 고밀도의 나노금속분말 성형체를 제조하는 최근 기술로서 동적성형법(Dynamic Compaction)이 알려져 있다.

기존의 정적성형법(Static Compaction)이 비교적 낮은 압력을 수 초에 걸쳐 천천히 분말에 가하여 압축하는 반면, 동적성형법은 순간적(마이크로 초(~㎲))으로 발생하는 매우 높은 압력(정적성형 압력의 1000배 이상)을 분말에 가하여 고밀도의 치밀한 나노구조 성형체를 얻을 수 있는 성형기술이다.

지금까지 국내의 나노금속분말 제조 및 고밀도 성형에 관한 연구는 한국원자력연구소, 한국기계연구원, 한국과학기술연구원 및 서울대, 한양대 등 국공립연구소와 일부 대학에서 주로 수행돼 왔으나, 앞으로는 이와 같은 연구의 결과가 산업체에 전수돼 구체적인 부품으로 제조, 실용화돼야 한다는 요구가 증가하고 있다.

▲ 나노금속분말소재 관련 출원건수