한국기계연구원(원장 임용택)은 나노역학연구실의 김덕종·정소희 박사팀이 세계 최초로 연속방식의 나노입자 정제기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 연구원 주요사업인 '나노소재 기반 기능성 소자 적용기술 개발'의 결과이다.

그동안 불연속 배치 방식의 나노입자 정제기술은 사용돼 왔으나 대량 생산의 단초가 되는 연속방식 기술은 세계에서 처음이다.

개발된 기술은 양자점 합성 원액과 양자점 분리를 위한 타깃 용매가 인접해 흐르는 곳에 전극을 통해 전기장을 발생시킨다.

불순물이 없는 양자점이 타깃 용매 쪽으로 흘러 고품질의 양자점 분산액을 연속적으로 얻을 수 있는 새로운 공정 기술이다.

일반적으로 양자점과 같은 나노입자는 합성 후 불순물 제거를 위한 정제 과정이 필요하다. 기존에는 불순물이 없는 양자점을 얻기 위해 합성원액 내의 양자점을 인위적으로 침전시킨 후 이를 모아 용매에 재분산하는 과정을 수차례 반복하는 정제 과정을 거쳤다.

이러한 반복 과정에서 다량의 유기 용매가 버려져 환경상 문제가 있었다. 또한 작업자에 따라 결과가 크게 달라져 균일한 품질의 양자점을 대량으로 확보하는 데 어려움이 있었다.

반면, 기계연 김덕종 박사팀이 개발한 기술은 연속적으로 정제가 가능해 고품질 양자점을 대량 생산할 수 있게 됐다.

유기 용매 소모를 최소화한다는 점에서 친환경적이고, 연속방식이라 대량의 합성원액에 신속한 대응이 가능해졌다. 공정 전반의 자동화가 용이해 정제 결과가 우수하다는 장점도 가지고 있다.

김덕종 박사는 "지금까지 연속으로 양자점을 합성하는 기술은 활발하게 개발돼 왔지만 정작 합성된 양자점을 연속적으로 정제할 수 있는 기술은 없었다"며 "이번에 세계 최초로 개발된 본 기술은 컨베이어벨트로 제품을 연속적으로 생산하는 것처럼 고품질의 양자점을 대량으로 생산할 수 있게돼 향후 양자점 TV 등 새로운 시장 창출에 크게 기여할 것으로 생각한다"고 말했다.

한편, 이 기술과 관련해 국내특허 3건이 등록돼 있으며, 이번 연구결과는 나노기술 분야의 권위 있는 저널인 '나노스케일(Nanoscale)' 온라인판에 게재됐다.