– ‘직류열플라즈마 시스템에서 SWCNT 성장에 대한 금속 촉매의 영향’ 연구 –

원광대학교 화학공학과 플라즈마공정연구실 소속 강성표(사진) 대학원생이 2024 KAPRA & KPS/DPP Conference에서 최우수 포스터상을 수상했다.

이 논문은 ‘직류열플라즈마 시스템에서 SWCNT 성장에 대한 금속 촉매의 영향’ 연구로 김태희 교수와 이한준 대학원생이 공동저자로 참여했다.

이번 연구는 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled Carbon nanotubes, SWCNT)는 우수한 물리화학적 특성으로 인해 다양한 분야에서 적용이 가능하지만, 공정 단가, 순도, 직경제어, 대량생산 등의 한계점으로 산업계에서 적용이 다소 제한적인 가운데 연구팀은 한계 극복을 위해 직류 열플라즈마를 사용하여 SWCNT를 합성했다.

강성표 씨는 “열플라즈마 제트의 높은 온도는 SWCNT 합성에 필수적으로 사용되는 금속 촉매의 기화나 튜브 성장에 필요한 탄소원을 분해할 수 있는 충분한 온도를 제공하고, 또한 플라즈마 제트를 지나 급격한 온도구배에 의한 급랭효과로 기화된 반응물의 핵 생성 및 응축이 발생되기 때문에 나노 크기의 물질 합성에 적합하다”며 “금속 촉매의 종류와 함량을 변수로 하여 실험을 진행하고, 1nm 수준의 좁은 직경을 갖는 SWCNT를 합성했다”고 설명했다.

한편, SWCNT는 전기적 특성이 우수해 현재 리튬이온 이차전지의 필수적인 소재로 평가받고 있으며, 2050 탄소 중립 추진 전략에 따라 전기차 수요는 계속 증가하고, 그에 따른 SWCNT 시장의 지속적인 성장이 기대되고 있다.