순천대 박용범 교수연구팀, 전주도금 인바합금 제조방법 개발

박용범 순천대 신소재공학과 교수

순천대학교는 박용범 신소재공학과 교수연구팀이 최근 전주도금 인바합금 제조방법을 개발, 그 방법을 설명한 논문을 공개했다고 8일 밝혔다.

지난 1897년 프랑스 학자 기욤(C. E. Guillaume)은 36% 니켈을 함유하는 철합금이 온도가 올라가도 열팽창이 거의 일어나지 않는 것을 발견했고 그 공로로 1920년 노벨 물리학상을 받았다.


이 합금은 불변강(invariable steel)이란 의미에서 유래된 인바(Invar)라는 별칭으로 알려졌으며, 인바의 저열팽창 특성은 지금까지 누구도 완전히 해명하지 못했다.

박용범 순천대 신소재공학과 교수연구팀이 이른바 '인바 특이성'이라 불리는 이 현상을 기욤의 노벨상 수상 98년 만에 완벽하게 밝혔다.

인바를 생산하는 기존 방법은 철과 니켈 광석을 녹여 만든 쇳물을 응고시킨 후 압연해 얇은 판재로 제작하는 방식이다. 하지만 이번에 박 교수 팀이 개발한 기술은 전주도금을 응용해 판재로 생산하고 패턴화된 음극 형상을 그대로 복제하는 새로운 방법이다.

전주도금인바의 열팽창곡선과 미세조직

전주도금 인바는 스마트폰에 탑재하는 알지비 올렛(RGB OLED) 디스플레이 패널 생산업체에서 수요가 매우 높은 소재다. 인바로 만드는 메탈마스크는 빨강(R) 초록(G) 파랑(B) 빛을 발광하는 다이오드 물질을 유리 기판 위 정확한 위치에 증착시키는 가이드 역할을 하기 때문이다.


지금은 기존 압연방법으로 생산한 인바를 사용하고 있지만, 고화질 영상을 구현하는 OLED 디스플레이를 생산하려면 메탈마스크 두께가 7마이크론 정도로 얇아져야 한다. 이는 기존 탑-다운(top-down) 압연방법으로는 불가능하며 보텀-업(bottom-up) 기술인 전주도금을 사용해야만 한다.

문제는 이 메탈마스크가 병목기술 (bottle-neck technology)이라는 점이다. 미국의 애플과 중국의 화웨이가 OLED 디스플레이를 스마트폰에 적용하기 시작하는 올해 세계 시장 규모는 364억달러로 상승할 것이다. 이에 따라 국내외 관련 업계는 전주도금 인바 개발에 총력을 기울이고 있다.

박 교수는 "전주도금 인바에 대한 일본 연구 수준이 우리 연구팀과 비등하게 쫓아왔고 중국은 대규모 자본을 앞세워 개발에 착수했다"며 "우리나라 기업이 국제경쟁력을 선점하기 위해 학계가 지원해야 한다고 판단했다. 따라서 지난 20여 년간 연구해 축적한 모든 데이터베이스를 논문을 통해 공개하기로 결심했다"고 말했다.

한편 한국연구재단이 지원하는 모험연구 프로젝트 중 하나인 이 논문은 국제학술지 '코팅스(Coatings)' 특집호(5월 4일자) 대표논문으로 실렸다.