황화 및 질화 기술이 미래 소재 혁신의 길을 열다 — 덱세리알의 무기 소재 분야 혁신

무기 재료 기술 분야에서 50년의 전문성

덱세리얼스는 50년이 넘는 세월 동안 무기 소재 합성 기술을 핵심 역량으로 삼아 소재 개발에 매진해 왔습니다. 이 기술을 기반으로 자기 헤드용 페라이트 코어, PZT 압전 소재, 특수 유리 필름, 리튬 이온 배터리용 양극 소재, 디스플레이 형광체 등 수많은 혁신 제품을 개발해 왔습니다.

황화 및 질화 기술 - 기존 무기 화합물의 한계를 뛰어넘는 새로운 소재 개발

연구 분야가 산화물 소재의 성능 한계에 점점 더 가까워짐에 따라, 덱세리얼스는 기존 소재로는 달성할 수 없었던 새로운 기능을 구현하기 위해 황과 질소로 구성된 다중 음이온 소재를 적극적으로 개발해 왔습니다.
다중 음이온 소재는 산화황화물이나 산화질화물처럼 두 개 이상의 서로 다른 음이온(음전하를 띤 이온)을 포함하는 화학 화합물입니다. 전통적으로 산화물은 안정성과 대량 생산 용이성 때문에 세라믹, 반도체, 촉매 등에 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 산화물 기반 소재는 이미 높은 수준의 성숙도에 도달했으며, 이제 다중 음이온 소재가 산화물을 능가할 수 있는 유망한 대안으로 떠오르고 있습니다.

예를 들어, 인공 광합성에 사용되는 기존의 광촉매(햇빛 아래에서 물을 분해하여 수소 에너지를 생성하는 물질)는 일반적으로 자외선만을 사용해 왔습니다. 하지만 햇빛의 대부분은 가시광선입니다. 실제로 가시광선과 적외선은 햇빛의 약 95%를 차지하며, 자외선은 소수에 불과합니다. 따라서 광촉매가 가시광선에도 반응하도록 하는 것은 태양 에너지 활용도를 높이는 데 필수적입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 덱세리얼스는 산화물 촉매에 황화 및 질화 기술을 적용하여 가시광선을 활용한 더욱 효율적인 인공 광합성 소재(광촉매)를 개발하고 있습니다.

황화 및 질화 공정을 기반으로 한 소재 설계는 기존 소재의 성능 한계를 뛰어넘을 뿐만 아니라 완전히 새로운 기능적 가능성을 열어주는 유망한 접근 방식입니다.
이러한 최첨단 소재를 개발하려면 황화수소(H₂S) 및 암모니아(NH₃)와 같은 독성이 강하고 가연성이 높은 반응 가스가 필요하므로, 덱세리얼스는 이러한 고위험 가스를 안전하고 안정적으로 처리할 수 있는 대량 생산 시설을 구축하여 이러한 소재의 실용화를 확대할 수 있도록 지원하고 있습니다.
또한, 기초 연구 단계에서의 실험을 용이하게 하기 위해 반응 가스 처리 및 소성 환경을 유연하고 조건부로 제어할 수 있는 장비를 개발하고 있습니다. 이러한 기술 인프라는 새로운 무기 재료를 탐구하는 토대가 됩니다.

신소재 개발을 위한 침지 특성──가스 흐름로의 설계 및 장점

황화 및 질화 재료 합성에서 소성 온도 제어와 균일한 분위기 가스 분포는 재료 특성을 결정하는 데 매우 중요한 영향을 미칩니다. 특히 황화수소나 암모니아와 같이 고도의 취급 제어가 필요한 고반응성 가스를 다룰 때는 더욱 그렇습니다. 이러한 경우, 용광로 설계는 반응의 균일성과 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다.

덱세리얼스는 가스 흐름 방식에 최적화된 전기로를 보유하고 있으며, 이 전기로는 반응 가스의 흐름을 제어하면서 높은 온도 균일성을 제공하도록 설계되었습니다. 이 전기로는 도가니 배치와 관계없이 일정한 온도와 대기 가스 조건을 유지하는 넓고 균일한 가열 영역을 제공합니다. 이는 여러 시료에 걸쳐 일관된 열처리를 가능하게 하고, 재료 특성의 변동을 최소화하여 재현성이 매우 높은 합성을 가능하게 합니다.

또한, 당사의 소성로는 시료 배치에 있어 높은 유연성을 제공하도록 설계되었습니다. 예를 들어, 여러 개의 작은 세라믹 용기(도가니)를 수용하여 다양한 조건을 병렬적으로 평가하는 조합 시험을 지원합니다. 이를 통해 다양한 조성과 소성 조건을 동시에 평가할 수 있습니다(왼쪽 그림 참조).

이러한 용광로는 대량 합성을 위한 더 큰 도가니를 수용할 수 있어 후속 단계에 대한 규모 확장 평가를 가능하게 합니다(오른쪽 그림 참조).

덱세리얼스는 전구체 합성 및 소성부터 후처리 및 특성 분석에 이르기까지 전체 공정을 포괄하는 통합 시스템을 구축했습니다. 이 시스템을 통해 초기 탐색 단계부터 대량 생산 조건까지 단일 시설 내에서 최적화가 가능합니다. 이는 균일하고 재현 가능한 반응을 중시하는 학계 및 개발 부서에 귀중한 연구 인프라를 제공합니다.

황화 및 질화 기술을 통한 신소재 개발은 독성 가스가 존재하는 고온 환경에서 합성을 진행해야 하는 중요한 과제를 안고 있습니다. 특히, 이 공정은 황화수소 및 암모니아와 같은 독성이 강하고 가연성이 높은 가스를 고온에서 취급해야 하므로, 정밀한 제어를 위한 첨단 설비와 정교한 관리 시스템이 필수적입니다. 덱세리알의 설비는 이러한 문제를 해결하여 대량 생산 규모에서 반응 가스를 안전하고 안정적으로 처리할 수 있도록 합니다.

황화물 및 질화물 소재의 실제 응용 분야──형광체 및 광촉매 소재 개발

덱세리알의 황화 및 질화 기술은 이미 여러 성공적인 결과를 가져왔습니다.

2021년에 출시된 당사의 디스플레이 형광체 필름은 높은 발광 효율을 지닌 황화물 기반 녹색 형광체를 사용합니다. 이 필름은 향상된 이미지 품질과 더욱 얇은 디스플레이 구현을 가능하게 하여 높은 평가를 받고 있습니다.

또한, 저희는 인공 광합성 화학 공정 기술 연구 협회(ARPChem)의 2기(2021-2030)부터 참여하여 인공 광합성 실현을 위한 연구 개발을 추진하고 있습니다.
ARPChem은 이산화탄소 배출 없는 수소 생산을 가능하게 하는 인공 광합성 화학 기술 확립을 목표로 하는 연구 컨소시엄입니다. ARPChem은 기업과 연구기관의 협력체로서 광촉매 소재 개발을 담당하고 있습니다. 물 분해 장비 구축 및 안전성 평가를 통해 인공 광합성 기술의 실용화를 위한 기술 개발을 목표로 하고 있습니다.

본 프로젝트에서 덱세리알스는 태양 에너지를 이용한 물 분해 및 수소 생산 효율을 높여 지속 가능한 에너지 전환 효율을 향상시키는 데 기여하고 있습니다.
이 프로젝트에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하십시오.
이산화탄소 및 기타 자원을 활용한 플라스틱 원료 생산 기술 개발 | NEDO 녹색혁신기금 사업

황화물 및 질화물 소재 관련 산학협력 연구 개발 - 공동 개발 파트너를 찾습니다

덱세리얼스는 2050년까지 탄소 중립 사회 실현에 기여하기 위해 에너지 분야에 적용될 수 있는 새로운 기능성 소재를 개발하고 있습니다. 태양광 변환 소재 및 센서와 같은 광범위한 응용 분야를 염두에 두고 소재 설계를 발전시켜 황화물 및 질화물 소재의 새로운 가능성을 열어가고 있습니다.

소재 개발 분야에서 덱세리얼스는 자사의 시설과 노하우를 활용하여 기술 개발자들과 협력하여 "전처리 단계에서 소재 품질의 변동이 최소화된 샘플이 필요하다", "안전을 고려한 실험 환경을 조성할 수 없다", "효율성 향상을 위해 여러 조성에 대한 실험을 동시에 진행하고 싶다"와 같은 문제들을 해결하는 시스템을 구축했습니다.

덱세리얼스는 기술적 과제를 공유하고 소재의 미래를 함께 만들어갈 연구 개발 파트너를 찾고 있습니다. 대학 및 다른 기업들과의 협력을 통해 글로벌 사회 문제를 해결하는 혁신적인 솔루션을 공동으로 개발하고자 합니다.

저희는 안전하고 확장 가능하며 다양한 조합이 가능한 기술 인프라를 활용하여 난제를 해결하고 혁신적인 기능성 소재를 개발하는 데 함께할 연구자들을 모집합니다. 협력 기회에 대해 궁금한 점이 있으면 언제든지 문의해 주세요.

황화 및 질화 기술에 관심 있는 연구원 및 엔지니어 여러분께

덱세리알스는 황화 및 질화 기반 소재 연구 개발 분야에서 개방형 혁신을 적극적으로 추진하고 있습니다.

우리는 대학, 연구 기관 및 신소재를 연구하는 기업과 협력하여 사회적으로 의미 있는 혁신을 창출하는 것을 목표로 합니다.

기술적인 조언이 필요하시거나 잠재적인 제안에 대해 논의하고 싶으시면 언제든지 연락 주십시오.
여기에서 저희에게 연락하세요