본문 바로가기 검색 바로가기 메뉴 바로가기
배너
배너

[실시간뉴스]

최종업데이트YYYY-mm-dd hh:mm:ss
검색

고품질 양자점 친환경 정제기술 개발…"회수율 90%로 향상"

기계연구원 김덕종 책임연구원 "양자점 생산공정 자동화·대량화 가능"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 반도체나 디스플레이 등에 쓰이는 고품질 양자점(Quantum Dot)을 친환경적인 방법으로 90% 수준까지 정제할 수 있는 기술을 개발했다.

한국기계연구원(KIMM)은 나노역학연구실 김덕종 책임연구원팀이 합성용액이 흐르는 관 속에 표면적인 넓은 다공성 전극쌍을 배치, 양자점이 전극표면에 달라붙게 하는 방법으로 양자점 회수율을 기존 60%에서 90% 수준으로 높였다고 28일 밝혔다.

양자점 정제 장치의 구조
양자점 정제 장치의 구조흐르는 합성원액 속에 섞여 있는 양자점을 효과적으로 골라내기 위해 부피 대비 표면적이 넓은 다공성 전극을 합성원액이 흐르는 길에 배치했다. 빨간색 전극에는 양의 전압을, 파란색 전극에는 음의 전압을 각각 걸면 양자점이 표면의 전하 극성에 따라 빨간색 전극 또는 파란색 전극의 표면에 달라붙게 되고, 이후 세척액과 원하는 용매를 흘려보내면 불순물이 제거된 순수한 양자점을 얻을 수 있다. [한국기계연구원 제공=연합뉴스]

양자점은 지름 2∼10㎚(나노미터=10억분의 1m)의 미세한 반도체 결정으로 크기에 따라 다른 색을 띠는 특성이 있어 정교한 색상 변환이 필요한 디스플레이 등에 사용된다.

전기에너지를 빛에너지로, 빛에너지를 전기에너지로 바꿔주는 광전특성도 있어 태양전지 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대된다.

그러나 양자점은 합성과정에서 생긴 불순물이 있으면 우수한 광전특성을 발휘하기 어려워 산업적으로 활용하려면 양자점 합성원액 내 불순물을 제거해야 한다.

기존 정제 방법은 원심분리기로 양자점을 침전시킨 후 양자점을 골라내는 공정을 반복하는 것으로 이 과정에서 다량의 유기 용매가 버려져 환경오염 우려가 있고 작업 공정이 수동으로 이뤄져 균일한 품질의 양자점을 대량으로 확보하는 데 한계가 있다.

연구팀은 양자점 합성용액이 흐르는 관 속에 표면적이 넓은 다공성 전극쌍을 배치하고 관 속에 불필요한 성분을 제거하는 세척액과 양자점을 활용도에 맞게 바꿔주는 용매를 흘려보내는 방법으로 불순물이 제거하고 90% 이상의 수율로 양자점을 얻는 데 성공했다.

전자석에 전압을 걸면 쇳가루가 달라붙듯 양자점이 다공성 전극에 달라붙는 원리다.

연구팀은 이 정제기술은 기존 방법보다 용매를 10분의 1만 사용하고도 원하는 결과를 얻을 수 있어 환경오염을 줄일 수 있고 원심분리기로 양자점을 가라앉히며 시간을 소모하지 않고 연속으로 양자점을 생산할 수 있어 공정 자동화·대량화가 가능하다고 설명했다.

김덕종 책임연구원은 "2014년 원천기술을 개발한 후 지속적인 연구개발을 통해 안정적인 구조로 시스템을 개선하고 양자점 회수율을 60%에서 90%까지 높였다"며 "양자점 대량생산의 핵심기술인 정제공정 대량화에 성공함으로써 관련 산업발전에 크게 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

성균관대 기계공학과 이진기 교수팀이 공동으로 수행한 이 연구결과는 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports. 2월 27일자)에 게재됐다.

한국기계연구원 김덕종 책임연구원
한국기계연구원 김덕종 책임연구원[한국기계연구원 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/02/28 10:55 송고

광고
댓글쓰기
배너
광고
AD(광고)
광고
많이 본 뉴스
많이 본 뉴스
종합
정치
산업/경제
사회
전국
스포츠
연예ㆍ문화
세계
더보기
광고
광고