[한국기술뉴스] 한국세라믹기술원 조광연 연구팀은 단순공정 및 초고순도로 제조하는 실리콘카바이드 파우더를 개발했다. 개발된 기술은 한국세라믹기술원 산학협력단을 통해 2010년 04월 09일 특허를 출원(출원번호 제1020100032965호)했다. 특허 명칭은 '초고순도 실리콘카바이드 파우더의 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

실리콘 카바이드는 초고온에서 고강도와 내식성, 내산화성을 갖는 세라믹 소재입니다. 항공 우주 분야나 원자력, 고성능 센서 등에 활용되고 있습니다. 광역 밴드 겝 특성을 가져 반도체에도 활용되는 소재입니다. 실리콘 카바이드가 다양한 분야에서 사용되는 만큼 핵심 기술인 고순도 실리콘 카바이드 파우더 기술의 중요성이 커지고 있습니다. 실리콘 카바이드 파우더는 졸게법이나 실리카 졸로부터 제조합니다. 폴리카보실란을 사용한 제조법은 장시간 유지보관이 가능하고, 낮은 온도에서 소성이 가능해 산업적으로 이점이 많은 방법입니다. 하지만, 제조과정이 복잡하고 제조 중 과량의 산소가 혼입돼 결정화를 저해하고 파우더의 순도를 떨어뜨리는 문제가 있습니다.

한국세라믹기술원 연구팀은 제조과정을 단순화한 초고순도의 실리콘 카바이드 파우더 제조법을 개발했습니다.

액상실란에 보론계 촉매를 첨가하고 불활성 분위기에서 중합합니다. 이후 냉각시켜 고체 시료를 얻습니다. 이때 온도를 250~450도 사이로 유지하며 중합함으로써 불용성과 불융성 물성을 갖는 폴리카보실란이 제조됩니다. 제조된 폴리카보실란에 유기용매를 첨가하고 단순 분쇄해 초고분자 폴리카보실란 파우더를 만듭니다. 이후 산화안정화를 거치지 않고 열처리하여 산소의 오염이 없는 초고순도의 실리콘카바이드 화인파우더를 제조합니다.

본 방법은 촉매 반응 조건보다 낮은 온도와 압력에서 폴리카보실란을 제조하고 분쇄해 불용성과 불용성 물성을 지닌 초고분자를 제조할 수 있습니다. 해당 특성을 지닌 초고분자는 산화안정화 공정을 필요로 하지 않아 공정을 단순화할 수 있습니다.

실리콘 카바이드 파우더 기술의 국산화와 실리콘 카바이드를 응용한 반도체 소자 및 고성능 센서 등 다양한 활용 분야의 발전에 기여할 것으로 기대됩니다.