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순천대학교 연구팀이 합금관련 노벨물리학상 수상 98년 만에 합금제조과정의 비밀을 완벽하게 풀어 세계 관심이 쏠리고 있다. 순천대학교 신소재공학과 박용범 교수 연구팀은 5일 "니켈 함유 철 합금이 온도가 올라가도 열팽창이 일어나지 않는 '불변강(invariable steel)의 원리'를 완벽하게 밝혀냈다"며 연구과정을 공개했다. 1897년 프랑스 학자 기욤(C. E. Guillaume)은 니켈 36%를 함유한 철 합금이 온도가 올라가도 열팽창이 거의 일어나지 않는 것을 발견한 공로로 1920년 노벨 물리학상을 받았다. 하지만 지금까지 원리는 정확하게 밝혀내지 못했다. 특히 인바(Invar)라는 별칭으로 불려온 불변강의 특성에 대한 원리는 숙제로 남아있었다. '인바'는 철·니켈36% 합금으로 온도가 올라가도 열팽창이 거의 일어나지 않기 때문에 불변강(invariable steel)이라고 불린다.
기존 인바 생산방법은 철과 니켈 광석을 녹여서 만든 쇳물을 응고시킨 후 압연과정을 거쳐 얇은 판재로 만드는 것이다. 하지만, 박 교수팀은 '전주도금'을 응용해 판재를 생산하는 기술을 개발했다.
세계 스마트폰 관련 업계는 '전주도금 인바' 방식에 관심이 쏠리고 있다. 빨강(R) 초록(G) 파랑(B) 빛을 발광하는 다이오드 물질을 유리 기판의 정확한 위치에 증착시키기 위해 가이드 역할을 하는 메탈마스크를 인바로 만들 수 있기 때문이다. 인바는 증착공정에서 온도가 올라가도 열팽창이 거의 일어나지 않는다.
현재 디스플레이 패널을 생산하는 업체는 압연방식의 인바를 사용하고 있다. 하지만 이 압연방식으로는 고화질의 영상 이미지를 구현하는 OLED 디스플레이 생산이 어렵다. 메탈마스크의 두께가 현재의 반 수준인 7마이크론 정도로 얇아져야 하는데, 보텀-업(bottom-up) 기술인 전주도금만이 가능하다는 게 업계의 설명이다. 순천대 박 교수팀이 개발한 이 기술방식은 국내외 스마트폰 업계에 큰 변화를 가져올 전망이다.
삼성전자는 RGB 타입 OLED 디스플레이 세계시장의 약 95%를 독점하고 있다.
그러나 생산 공정에 필요한 메탈마스크 전량을 일본 히다치(Hitachi)금속이 생산한 압연 인바 완제품을 수입해 사용한다. 문제는 이 메탈마스크가 OLED 디스플레이 생산과정에서 병목기술(bottle-neck technology)을 사용하고 있다는 점이다. 미국의 애플과 중국의 화웨이도 OLED 디스플레이를 올해부터 스마트폰에 적용하기 시작해 스마트폰 시장 변화를 예고했다. 업계는 세계 OLED시장규모가 364억달러(약 39조원)이상으로 치솟을 것으로 전망한다.
박용범 교수는 "전주도금 인바에 대한 일본의 연구 수준이 한국 턱 밑까지 쫓아왔고 중국은 대규모 자본을 앞세워 개발에 뛰어들었다"며 "한국 기업들이 국제경쟁력을 선점할 수 있도록 20여년 연구해 구축한 모든 데이터베이스를 논문을 통해 공개하기로 결심했다"고 밝혔다. 전주도금 인바 제조기술 프로젝트는 한국연구재단이 지원했다.
출처 : 내일신문
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