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친환경 기술 적용을 통해 지속가능한 첨단 신소재
사회를 만들기 위해 노력하고 있습니다.
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나노다이아몬드
나노다이아몬드는 기존 소재의 한계성능 극복을 통해 차세대 신산업을 견인할 첨단 신소재입니다.
인류의 시대를 석기, 청동기, 철기 시대로 구분하듯이 인류의 역사는 소재의 혁신과 함께 발전해왔습니다. 가공이 쉽고 강한 강철로 기계설비를 제작하여 공장에서
대량생산이 가능하게 되면서 2차 산업혁명이 발달했습니다. 또한, 반도체 웨이퍼에 수많은 소자들을 집약시킨 소재 기술은 컴퓨터와 인터넷의 3차 산업혁명으로 발전을 가져왔습니다.
현재, 나노다이아몬드는 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 물리화학적 특성을 통해 차세대 첨단 신소재의 중심에 있습니다. 이러한 나노다이아몬드는 수십 나노미터 크기의 다이아몬드로 정의하고 있으며,
폭발 합성법을 통해 약 2~10㎚ 크기로 합성하고 있습니다.
나노다이아몬드 특성
고강도(현존 물질 중 최고 경도), 내마모성(10배 내구성), 내마찰성(최저마찰계수(0.03), 내부식성(4배 증가), 절연성, 광학(양자점, IR/UV 흡수), 생체적합성, 고비표면적(300m²/cm²), 고열전도성(2,400 W/m·K), 최저 열팽창률 등의 우수한 물리화학적 특성을 가집니다.
나노 크기, 다양한 표면 작용기, 높은 분산성, 제타 전위 및 비결정성 탄소로 인해 새로운 기능을 다양하게 생성할 수도 있습니다. 나노다이아몬드 표면에는 다양한 화학적 작용기(-OH, -COOH, -NH₂, -CH₃ 등)가 존재하며, 표면 제어를 통해 다양한 유도체를 결합시킬 수 있어 그 응용 범위가 광범위합니다.
나노다이아몬드 생산 공정
- 합성 프로세스
- 폭발합성 후 생성된 물질을 수트(Soot)라고 하며, 이는 탄소불순물(25~85wt%, 그래파이트 또는 비결정성탄소)과 금속불순물 (1~10wt%)을 함유하고 있습니다.
-
나노다이아몬드 SOOT
- 정제 프로세스
- SW Chemicals는 정제 공정을 통해 나노다이아몬드와 그래파이트·비결정성 탄소의 함량을 제어하여 5종의 나노다이아몬드 정제 분말을 생산하고 있습니다.
-
나노다이아몬드 분말
- 분산 프로세스
- SW Chemicals가 보유하고 있는 고유의 분산 기술을 통해 친수성/소수성 용매에 분산시켜 수요자 맞춤형(용매 및 입도 등 제어) 분산액 제품을 생산합니다.
-
나노다이아몬드 분산액
나노다이아몬드 특성
물리화학적 특성
고강도(현존 물질 중 최고 경도), 내마모성(10배 내구성), 내마찰성(최저마찰계수(0.03), 내부식성(4배 증가), 절연성, 광학(양자점, IR/UV 흡수), 생체적합성, 고비표면적(300m²/cm²), 고열전도성(2,400 W/m·K), 최저 열팽창률 등의 우수한 물리화학적 특성을 가집니다.
나노 크기, 다양한 표면 작용기, 높은 분산성, 제타 전위 및 비결정성 탄소로 인해 새로운 기능을 다양하게 생성할 수도 있습니다.
나노다이아몬드 표면에는 다양한 화학적 작용기(-OH, -COOH, -NH₂, -Ch₃ 등)가 존재하며, 표면 제어를 통해 다양한 유도체를 결합시킬 수 있어그 응용 범위가 광범위합니다.
나노다이아몬드 생산 공정
합성 프로세스
폭발합성 후 생성된 물질을 수트(Soot)라고 하며, 이는 탄소불순물(25~85wt%, 그래파이트 또는 비결정성탄소)과 금속불순물 (1~10wt%)을 함유하고 있습니다.
정제 프로세스
SW Chemicals는 정제 공정을 통해 나노다이아몬드와 그래파이트·비결정성 탄소의 함량을 제어하여 5종의 나노다이아몬드 정제 분말을 생산하고 있습니다.
분산 프로세스
SW Chemicals가 보유하고 있는 고유의 분산 기술을 통해 친수성/소수성 용매에 분산시켜 수요자 맞춤형(용매 및 입도 등 제어) 분산액 제품을 생산합니다.
나노다이아몬드 특허 출원 및 동향
나노다이아몬드 기술은 전체적으로 출원이 증가하는 경향을 보이며, 특히 2011년 이후부터 매년 출원이 급격히 증가하였는데, 이는 대부분 중국 출원이 급격히 증가했기 때문임.
중국특허의 경우 대부분은 중국기업들이 출원하였고 점유율이 제일 높은 경향을 보임.
미국 및 일본 특허의 경우 꾸준히 증가하는 경향을 보이고 있으며, 한국 및 유럽의 경우 점유율이 낮은 편이지만, 출원이 서서히 증가하는 경향을 보임.
기술의 수명 주기
- 출원인수와 출원수의 구간별 증감 형태를 파악해 태동, 성장, 성숙, 쇠퇴, 회복으로 구분.
- 본 기술은 전체적으로 성장기에 있는 것으로 판단됨.(나노다이아몬드 관련 기술은 전체적으로 성장기에 있으며, 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국 등 개별 국가들 역시 성장기에 있는 것으로 판단됨)
글로벌 상위 10개사의 연도별 출원 동향
‘D사'는 2016년부터 출원이 급격히 증가하였으며, 다른 기업보다 압도적으로 출원이 많으므로, R&D 투자를 대규모로 진행하는 것으로 추정됨.
B사, C사, 및 X사 등은 2010년대 초에 출원이 많았으나, 그 이후 R&D 투자가 많이 감소한 것으로 추정되는데 반해, 중국기업과 한국기업은 2015년부터 본격적인 R&D 투자를 진행한 것으로 추정됨.
나노다이아몬드 시장 동향
The Global Market for Nanodiamonds(2021) (Future Markets, Inc.) 보고서에 따르면, 나노다이아몬드 관련 글로벌 시장규모는 2021년 약 1,700~3,200억원에서 2030년 약 6,500억원~16.3조원으로 단기적으로는 약 11.4%로, 장기적으로는 약 40.6%로 매년 시장이 성장하고 있음.
Global market consumption of nanodiamonds
in polishing additives
Source: Future Markets, Inc.
Global market consumption of nanodiamonds in
electroplating and anti-wear/friction coatings
The Global Market for Nanodiamonds (2021)
Global market consumption
of nanodiamonds in metal-matrix
The Global Market for Nanodiamonds (2021)
Global market consumption of nanodiamonds
in supercapacitors
The Global Market for Nanodiamonds (2021)
Global market consumption of nanodiamonds
in batteries
The Global Market for Nanodiamonds (2021)
카피라이터
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