나노재료의 비전과 우리나라의 나노기술동향

소개글

미래기술과신소재 중간과제

목차

나노구조재료란?
나노기술의 동향
나노재료의 시장 동향 및 전망
나노 연구개발 및 인력현황
나노 연구개발 및 인력현황

본문내용

나노구조재료란?
먼저 나노란 나노는 10억분의 1을 나타내는 단위로, 난쟁이를 뜻하는 고대 그리스어 나노스(Nanos)에서 유래되었으며 1나노미터(nm)는 10억분의 1m로, 머리카락의 굵기의 약 8만분의 1크기로 수소원자 10개를 나란히 늘어놓은 정도이다. 나노기술은 물질의 크기가 대략 수-100nm 일 때 나타나는 새로운 현상 및 특성을 이용하는 기술이다. 수-100nm scale은 분자 혹은 원자 수준으로써 초미세 극한 기술이다.
나노구조재료(Nanostructured Materials)란 여러 가지 물리적 화학적, 기계적 방법으로 제조된 100㎚ 이하의 결정립 크기를 가지는 재료를 말하며, 독일의 H.Gleiter 교수가 기상응축/진공성형 (gas-condensation/vacuum compaction)방법에 의해 나노재료를 제조한 이래로 이들 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

나노재료의 구조는 서로 다른 결정학적 방향을 가지고 hexagonal로 배열된 2차원적인 나노구조재료의 결정 구조를 고려해 보면 여러 결정들 사이의 입계는 결정립과는 다는 원자구조를 가지며 이 영역에서의 원자밀도는 감소하게 되고 인접원자간 거리는 완전한 격자에서의 값에 비해 차이를 가져올 것을 예측할 수 있다. 즉 입계에 격자간 불일치가 집중되게 되며 입계의 중심부에서 변형력이 생기고 원자들을 이상적인 격자의 위치로부터 벗어나게 된다. 그러므로 비정질과 같이 열적 방법으로 얻어지는 무질서구조에서와 달리 나노구조 재료에서는 결정입계의 보상으로 낮은 에너지를 가지는 나노재료 구조를 가 질 수 있게 되며 기존의 재료에서와는 다른 물성을 기대할 수 있다.
기술적 접근 방식으로는 Top-down 방식과 Bottom-up 방식이 있다. Top-down 방식은 나노미터 수준의 가공을 통해 나노미터 크기의 구조체를 인공적으로 형성하는 기술(거시적 → 미시적)이고 Bottom-up 방식은 물질의 최소 단위인 원자나 분자를 자유자재로 조작하여 원하는 기능, 구조체를 형성하는 기술(미시적 → 거시적)이다.
나노구조재료의 기술적 특징은 학문간 경계가 없는 학제간(Interdisciplinary) 연구가 필요하며 기존의 기술 분야(물리, 재료, 전자 등)들을 횡적으로 연결함으로써 새로운 기술 영역 구축하여 기존 인적 자원과 학문 분야간 시너지 효과 유도하였다. 분석, 제어, 합성의 전 과정이 극미세 수준(≤100㎚)에서 제어하기 때문에 높은 기술집약도가 필요하고 크기, 소비 에너지 등을 최소화하면서도 최고의 성능을 구현할 수 있기 때문에 높은 경제성이 실현될 수 있다. 무엇보다 오염발생 방지, 효과적 오염 제거 등이 가능하여 환경친화성이 높은 기술이며 생체 나노 구조와 활동을 본떠 인공 구조물을 만드는 것이 나노기술의 요체이기 때문에 자연에 가장 근접한 기술이다.

참고 자료

http://blog.naver.com/kimseye3/120012967024
국가 나노기술지도, 교육과학기술부, 2008.04
http://www.nanokorea.net/kor/htm/tech/tech01.jsp
http://www.investkorea.org/InvestKoreaWar/work/ik/kor/bo/bo_01.jsp?code=101020702#