첨단 세라믹스     해외기술정보

수소를 수식한 다이아몬드 표면에
특유한 거대광 전도효과 발견
(독)물질·재료연구기구(이사장 岸 輝雄)가 文部科學省의 ‘과학기술진흥조정비 전략적 연구거점 육성’에 의거 운영하고 있는 若手국제연구거점(센터장 板東義雄)의 호세 알바레츠 특별연구원, 물질연구소(소장 室町英治) 슈퍼다이아그룹의 寥 梅勇 특별연구원, 小出康夫 수석연구원 등은 수소 수식된 다이아몬드 표면에 특유하게 나타나는 거대광 전도효과를 처음으로 발견했다.　
지구환경문제에 대한 대응 및 안전한 사회의 실현을 위해 화염이나 유해물질 등을 고감도·신속하게 탐지하는 소형·간편한 센서의 개발은 매우 중요한 연구과제가 되고 있다. 그러나 일반적인 광센서는 태양광의 파장에 대해서도 응답해 버리는 결점이 있어, 그 결점을 극복한 센서로서 광전관이 화재경보기 등의 용도로 이미 실용화되어 있지만, 구동에 고전압이 필요하고 사이즈도 크다는 점에서 소형·저전압 구동의 센서 개발이 요구되어 왔다.
이번에 질소를 포함하는 다이아몬드(100)면 기판 위에 마이크로파 플라즈마 기상성장법으로 수소에 의해 표면이 수식된 볼론도프 p형 다이아몬드 에피택시얼을 성장시켰다. 이 수소화 표면 위에 머리빗 모양 구조의 Ti/Au적층 쇼트키성 전극을 형성한 금속/수소화 다이아몬드/금속접합형 심자외선 센서를 제작했다. 이 심자외선 센서에 220nm의 심자외선을 조사함으로써 107배나 되는 광유기전류가 흘러, 거대광 전도효과가 나타난다는 것을 발견했다. 이 거대광 전도효과는 수소를 제거한 표면에서는 관측되지 않는다는 점에서, 수소수식 표면에 특유한 현상이라는 것을 확인했다. 또 수광감도(受光感度)의 상한파장은 약 270nm(약 4.6eV)으로 220nm의 심자외선의 가시광(파장 630nm)에 대한 감도비는 약 7자릿수이며 태양광 블라인드 자외선 센서로서는 세계 최고 수준이었다.
다이아몬드 반도체는 반도체 재료 가운데 가장 기계적 강도가 강하고, 가장 열전도성이 높으며, 가장 열적·화학적으로 안정된 구극(究極)의 반도체이다.
다이아몬드 자외선 센서의 개발연구는 일본과 유럽을 중심으로 개발이 진행되고 있다. 이번에 개발한 거대광 전도효과를 이용하면 평방센티미터 당 1피코와트나 되는 미약 심자외선을 저전압으로 검지하는 초고감도·심자외선 센서를 개발할 수 있으리라 기대된다. (CJ)

유리 미세가공 가능한 절삭공구 개발
의료 칩 제조 신속하게
초경 공구의 대기업 日立툴은 반도체 제조기술을 응용하여 가공하던 의료용 유리 칩의 미세한 홈 가공을 대체할 수 있는 절삭공구를 개발했다. 내마모성을 높이기 위해서 200-400나노미터의 세라믹스를 절삭공구에 피복했다. 유리 칩의 가공기간도 10분의 1로 단축할 수 있어 원가의 대폭 삭감도 가능하다고 한다.
직경 0.1밀리~0.0밀리미터의 미세가공용 절삭공구 ‘마이크로엔드밀’에 내마모성을 높이기 위한 초슬림 세라믹스 피막을 증착시켰다. 고온에서 녹인 금속을 플라즈마 상태로 만들어 플러스이온으로 분해해서 마이너스의 전하를 가한 공구에 뿜어 부착한다.
종래의 피복기술에서는 금속을 녹일 때 채 이온이 되지 못한 금속의 알맹이가 20% 정도 남았다. 따라서 0.03밀리의 가는 공구에 증착하면 표면에 요철이 생겨 가공정도를 유지할 수 없다는 문제점이 있었다. 日立툴은 이 난점을 극복할 피복기술을 개발하여 신제품으로 연결했다. 새로이 개발한 피복기술은 금속을 녹이는 시간을 종래의 2배 더 들여서 100% 이온화한다. 200~400나노의 가는 이온을 피복함으로써 지금까지의 공구에서는 불가능했던 유리의 절삭이 가능해진다. 당면은 간 기능검사와 DNA분석 등에 용도가 확대되고 있는 의료용 유리 칩용으로 이용을 전망한다.
지금까지 홈의 가공은 레이저로 실리콘 웨하에 전자회로를 그리는 반도체 제조기술을 응용한 전용기계를 사용했는데 공정 수가 많고 장치도 고가였다. 새로 개발한 공구를 사용하면 공작기계에 부착해서 직접 절삭 가공할 수 있으므로 제작 일수를 10분의 1정도로 단축할 수 있다. 유리 칩을 양산할 경우는 이 공구를 사용하여 가공한 철 금형으로 생산할 수 있기 때문에 현재는 1장에 수십만 엔 정도인 칩의 가격을 수백 엔 정도까지 낮출 수 있을 것으로 전망했다. 휴대용 디지털 음악 플레이어 등에 사용되는 하드디스크 구도용 유체 베어링의 가공이나 크레디트 카드의 IC칩에 위조방지를 위해 초미세한 문자를 새겨 넣는 용도로도 사용할 수 있다. 가격은 1만 1550~3만 30엔이다. 올해 약 1억 엔의 매상을 목표로 하고 있다. (일경산업)

HDD헤드용 압전 마이크로 액추에이터 개발
日本가이시(주)(본사 名古屋市)는 독자의 마이크로 세라믹스 기술을 응용하여 하드디스크 드라이브(HDD)의 자기헤드 위치를 결정해 정도를 높이기 위한 압전 마이클 액추에이터를 개발, 슬라이더 구동형으로 세계 최초로 양산화에 성공했다.
HDD의 면(面)기록밀도를 높이기 위해서는 트랙피치(동심원의 간격)를 작게 해서 트랙 기록밀도를 높이는 방법이 있다. 그러나 트랙피치를 작게 하면 디스크의 진동이나 스핀돌(회전축)의 흔들림, 구성부품의 공진, 외부 진동 등이 신호를 읽는 자기헤드의 위치결정 정도에 악영향을 미치는데, 지금까지 이 폐해를 해소하는 유효한 수단이 없었다. 현재의 HDD는 자기헤드를 지지하는 서스펜션의 근원에 있는 보이스코일모터라는 조동(粗動)액추에이터만으로 헤드를 이동시켜서 그 위치를 제어하고 있다. 그러나 트랙 기록밀도를 더욱 높이면 조동 액추에이터만으로 위치제어를 하면 응답성이나 위치결정 종도 등의 성능에 문제가 발생한다. 그러므로 조동 액추에이터와 함께 보다 정밀하고 속도가 빠른 제어가 가능한 미동 액추에이터를 조합시킨 2단 액추에이터의 개발이 일찍부터 요구되고 있었다. 조동 액추에이터로 서스펜션을 크게 움직여서 대략적인 위치를 정하고, 미도 액추에이터로 헤드의 정밀한 위치를 결정하는 것으로, 여러 가지 방식의 기술이 검토되어 왔는데, 해결해야 할 과제가 많아 실용화는 곤란하다고 알려져 왔다.
日本가이시가 개발한 압전 마이크로 액추에이터는 자기헤드의 슬라이더와 서스펜션 사이에 더해지는 슬라이더 구동형으로 슬라이더를 고속으로 몇 마이크로미터 정도 이동시킬 수 있다. 또 구동방법에 따라서는 평행이동 이외에 회전 이동시킬 수도 있다.
日本가이시 독자의 세라믹 기술을 응용한, 고인성 고강도 박판 지르코니아(수십 ㎛)의 위에 고정도 후막 형성기술을 사용하여 고융점 금속으로 된 전극막(수㎛)과 PZT압전체로 된 후막(십 수 ㎛) 등 다층체로 만든 구조이다.
지르코니아가 가진 우수한 기계특성에 의해 내충격성이 높아, 압전체를 막으로 함으로써 저전압 구동을 가능하게 했다. 이로써 큰 가동거리와 고속응답성을 양립하여 자기헤드의 극히 높은 위치결정 정도를 실현한다. 또 고속으로 고변위의 위치결정 제어에 의해 외부로부터의 진동에 의한 악영향도 효과적으로 저감할 수 있다. (CJ)

  신재료·신기술  해외정보

고활성 탄소섬유로 대기 정화하는 특수 시트 개발
福岡縣 보건환경연구소(福岡縣 太宰府市, 소장 吉村健淸)는 고활성 탄소섬유(ACF)에 특수가공을 함으로써 일산화질소나 이산화질소를 제거할 수 있는 대기정화기술을 개발했다. 특수 가공한 ACF를 사용한 시트 등을 시가지의 도로나 펜스에 설치하는 것만으로 공기를 정화할 수 있다. 福岡縣은 작년 가을부터 시가지에서의 도로 실험을, 올해부터 차량 실험을 각각 시작하여 3년 후에 상품화할 계획이다.
이 연구소는 ACF의 특성에 주목, 2000년도부터 독자연구를 추진하여 정화기술을 개발했다. 특수 장치는 불필요하며 ACF시트를 도로변의 펜스나 방음벽에 부착하면 자연풍에 의해 주변의 공기를 정화한다. 또 자동차용에는 에어필터로서도 이용가능하다.
내구 횟수는 10~15년인데, 200℃로 가온하면 재이용할 수 있다. 이 연구소의 시뮬레이션에서는 펜스에 설비한 경우, 20~60$의 공기정화가 가능하다고 한다. (NK)

중국의 활성탄 공장 가동, 연 생산 1만 톤
클라레케미칼(大阪市 北區, 사장 港野尙武)은 중국의 寧夏回族 自治區 石嘴山市에 2004년 4월부터 4억 엔을 투자하여 건설해 온 활성탄 공장 가동을 시작했다. 연생산 1000톤 규모에서부터 시작하여 2009년도에 동 5000톤을 목표로 한다. 앞으로는 1만 톤으로의 확대도 시야에 두고 있다. 당면은 생산하는 전량을 일본으로 수출하지만, 중국의 국내 판매의 길도 추구한다. 중국거점이 생산하는 석탄계 활성탄은 자동차의 캐니스터와 공업탈취용 등에 사용된다. 이 회사는 岡山縣 備前市에 동 2만 2500톤, 필리핀(세부市)에 동 1만 톤의 활성탄 제조 플랜트를 갖고 있다. 이번에 중국에서 조업한 전액출자의 可樂麗化學(麗夏)環境化工이 세 번째의 거점이 된다.
클라레케미칼은 3억 엔을 들여서 필리핀 거점의 증강도 추진하여 올 7월에 완성했는데 따라서 동 거점의 생산능력은 1만 3천 톤으로 확대되었다. (NK)

광촉매 기능과 자성 갖는 알루미늄 재료 개발
富山대학의 池野進 교수 등 연구팀은 新日輕과 연대하여 동 대학 대학원생이 졸업연구로 해 온 기능성 알루미늄 재료의 실용화에 나섰다. 광촉매 기능과 자성을 가진 2종류의 대형 알루미늄 복합재료의 개발이 목적이다. 연구 성과는 新日輕에 기술이 전한다. 실용화되면 알루미늄 제품의 고부가가치화를 기대할 수 있어 그 지역에 집적한 알루미늄 산업의 진흥으로 이어질 것 같다.
기능성 알루미늄 재료의 실용화 연구는 池野교수의 지도를 받은 대학원 2학년 학생인 佐伯知昭, 1학년 학생인 諸林勝 등 두 사람이 연구한 졸업연구의 성과를 기초로 한다. 작년 8월부터 본격적인 연구 활동에 들어갔고, 올 2월까지 재료의 작성, 가공 등의 실험을 끝냈다. 각종기능을 알루미늄 재료에 부여할 경우, 섞은 재료가 알루미늄과 반응하거나 연약해서 가공이 어렵거나 하는 것이 과제이다. 이것을 해결하기 위해 이번 연구는 알루미늄에 섞는 이산화티탄(TiO2)나 자성입자의 크기를 1마이크로미터 이하로 낮추어 균일하게 분산시켜 3인치 지름의 원주상의 대형재료를 만든다.
이것이 성공하면 광촉매나 자성의 기능발휘와 함께 압출가공이 자유자재로 가능하게 된다. 연구에서는 佐伯씨가 재료 만들기, 諸林씨가 가공기술을 담당한다. 이러한 기능성 알루미늄 재료를 사용하여 광촉매 기능에 의한 방오(防汚)작용을 가진 알루미늄 건재, 전자파 차폐 시트재 등 새로운 기능을 가진 알루미늄 제품의 제조를 기대할 수 있다. 지역산업의 진흥으로 이어질 것으로 보고, 이 연구는 富山縣 신세기 산업기구가 2005년도부터 시작한 ‘졸업연구테마 등 실용화연구 지원사업’에 선정되었다. (NK)

접합강도 대폭 향상한 초음파 아크 용접법 개발
주파수 20~30킬로헬츠에서 조사
大阪大學 접합과학연구소의 藤井英俊 조교수, 松本大平 조교, 釜井正善 기술전문직원 등은 초음파 아크 용접법을 개발했다. 초음파 진동자를 이용하지 않고, 교류의 주파수 60헬츠를 20~30킬로헬츠로 높여서 초음파 조사한다는 것이 특징이다. 접합면의 기포가 줄어, 결정 미세화 등의 효과에서 접합강도가 수 십 % 향상한다. 전원 이외에는 종래 아크 용접의 주변기기를 그대로 사용할 수 있다. 앞으로 실용화를 위해서 藤井조교수 등과 다이헨이 고동개발을 추진한다. 실험에서는 시료에 알루미늄을 사용하여 초음파 아크 용접과 통상의 아크 용접을 실시, 용접부를 조사했다. 초음파에 의한 용접부의 기포의 감소를 조사하기 위해 실드가스에 아르곤-수소혼합가스를 이용하여 기포가 발생하기 좋은 조건으로 만들었다. 일반 아크용접에서는 약 300개의 기포가 발생했고, 직경 50마이크로미터 부근의 기포가 가장 많다. 주파수 30킬로헬츠의 초음파 아크용접에서는 기포가 100개 이하였으며 50마이크로미터 이하의 작은 기포가 대폭 감소했다. 기포의 총 면적의 비교에서는 약 4분의 1로 줄었다. 40킬로헬츠의 초음파 아크 용접에서는 통상의 아크 용접과 비교해도 눈에 띠는 기포의 감소는 없었다. 직류를 이용할 경우에는 20~30킬로헬츠의 펄스를 가함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다. 전원을 사용하는 초음파발생용 회로는 다른 고주파 발생용도로 사용되고 있는 시스템으로, 실용화에 있어서도 유리하다고 생각된다.
藤井조교수 등은 이전에 초음파 진동자를 이용한 실험에서 용접부의 기포가 감소한다는 것을 확인했다. 단 초음파 진동자를 재료에 접촉시켜서 초음파를 가했기 때문에 재료의 형상이나 크기가 제한되는 과제가 있었다.  (NK)

방해전자파를 검출하는 소형 안테나 개발
저자계측기기의 마이크로닉스(東京都 八王子市, 사장 田仲克彰)는 전자기기 등에서 발생하는 방해전자파를 검출하는 소형 안테나를 개발했다. 저주파수의 전자파도 검지할 수 있다. 크기는 종래품의 10분의 1 이하로 줄였다. 응용상품의 제 1탄으로서 전자기기의 개발 등에 사용하는 전자방해(EMI)시험 시스템을 개발, 발매했다. 신개발 소형 안테나는 알루미늄제 지판 위에 변형 Y자형 안테나 엘리멘트를 얹은 구조이다. 크기는 폭 60센티, 깊이 50센티, 높이 30센티. 30메가헬츠에서 3기가헬츠까지 넓은 대역의 전자파를 검지할 수 있다. 지금까지 비슷한 성능을 갖는 안테나는 깊이가 각각 1.7미터 정도가 되었다. 따라서 공중에 흐르는 방해전자파를 검출하고 측정하려면 전파암식과 같은 대형 설비가 필요했다. 이 회사는 소형 안테나를 사용하여 이동이 가능한 전파암상(電波暗箱, 폭 약 1.3미터, 깊이 약 1미터, 높이 약 1.2미터)을 개발했다. 케이블에서 새는 전자파의 측정 장치, 누출원 특정용 기기와 조합시켜서 EMI총합시험 시스템을 발매했다. 가격은 445만 엔이다. 870만 엔의 대형 타입도 있다.
이 시스템은 전자기기의 정식 EMI표준규격 적합시험 전의 자주검사·개량에 사용한다. 본 실험에서의 실패를 방지하여 개발 원가와 기간을 압축할 수 있다고 한다. 이 회사는 안테나를 더욱 소형화하여 공장 안의 방해전자파 측정 시스템 등을 개발한다.
종래의 대규모 전파암실은 큰 메이커나 지자체 연구기관 등만이 가질 수 있었던 것이 실정이다. 중견 이하의 기업은 그러한 설비에 검사를 위탁하는 만큼, 시간과 비용이 필요했다. (일경산업)

  초전도  해외기술정보

이붕화 마그네슘 초전도 시스템으로 영구전류 운전
세계 최초로 성공
(주)日立製作所 日立硏究所(茨城縣 日立市)는 (독)물질·재료연구기구(茨城縣 츠쿠바시)와 공동으로 임계 온도가 -234℃인 이붕화 마그네슘(이하 MgB2) 초전도 물질로 제작한 초전도 시스템을 이용하여 세계에서 최초로 영구전류운전에 성공했다.
MgB2는 2001년에 靑山學院大學의 秋光純 교수 연구팀에 의해 발견된 새로운 초전도체로 금속계 재료로서는 -234℃라는 임계온도가 특징이다. 따라서 다른 금속계 초전도 재료인 NbTi나 Nb3Sn에서는 실현할 수 없는 액체 헬륨 프리 하에서의 실용화가 기대되고 있다. 또 원재료인 마그네슘, 붕소는 재료조달이 용이하며 경량이라는 점에서 저가·경량의 초전도 선재를 제작할 수 있는 후보재료로서 주목되고 있다.
초전도 선재를 이용한 실용화 예로서는 영구전류운전(발생자장의 감쇠가 거의 제로인 통전상태)이 가능한 초전도 시스템을 이용한 장치(의료용 MRI, 분석용 NMR, 자기부상열차 등)가 주류이다. 이 초전도 시스템을 형성하기 위해서는 영구전류 스위치와 초전도 마그넷을 초전도 접속할 필요가 있다. MgB2초전도선을 이들에 적용함으로써 장치 전체의 소형·콤팩트화·경량화·저가화를 기대할 수 있는데, 초전도 접속이 가능한 MgB2초전도선이 필수가 되므로 그 실현이 곤란하다고 알려져 왔다.
이러한 배경 하에 MgB2초전도체의 표면산화억제기술을 개발하여 초전도 접속이 가능해져서 높은 임계전류밀도를 갖는 100m급의 MgB2초전도선을 실현했다. 이 MgB2초전도선의 임계전류밀도는 액체헬륨, 1.0T 가운데 200KA/cm2이었다. 그리고 이 MgB2초전도선을 이용하여 초전도 시스템을 구성해서 세계에서 최초로 MgB2초전도물질에 의한 영구전류운전에 성공했다. 그때 초전도 시스템 안에 포착한 최대발생 자장은 의료용 MRI시스템 등에 적용되는 약 1.5T를 달성했다.
앞으로는 MgB2의 높은 임계온도를 더욱 활용하여 -253cm2속에서 영구전류운전의 실현을 목표로 해서 더욱 고성능·저가화를 양립할 초전도 시스템을 구축할 예정이다. (CJ)

이붕화마그네슘 사용 초전도 소자 제작
大阪府立大學과 情報通信硏究機構의 공동연구팀은 금속계 고온초전도물질 ‘이붕화마그네슘’을 사용한 초전도 소자를 제작했다. 소자에 필요한 초전도 물질의 박막화에 성공, 그 박막을 겹친 소자를 시작하여 성능을 확인했다. 초고감도의 자기센서가 될 ‘초전도양자간섭소자(SQUID)’와 방사선 검출기 등에 대한 응용을 전망한다.
공동연구팀은 大阪府立大 工學部의 石田武和 교수와 情報通信硏究機構의 關西첨단연구센터의 王鎭 그룹리더 등이다.
개발한 소자는 두께 1~2나미터의 절연층을 동 100나노미터의 이붕화마그네슘 박막 사이에 끼운 구조이다. 진공 속에서 기판 위에 박막을 만드는 스팩터링이라고 불리는 방법으로 제작했다. 기판을 고속으로 회전시켜 균일한 두께의 박막을 실현했다. 냉각하여 자장을 가해 초전도 특성의 하나인 죠셉슨 효과를 확인했다.
새 소자는 니오브의 초전도 소자를 사용하는 SQUID에 비해 잡음을 줄일 수 있다. 고가인 실드 등이 필요치 않게 된다고 한다.
소자에 사용한 이붕화마그네슘은 靑山學院大學의 秋光純 교수 등이 2001년에 발견한 것으로 알려져 있다. 전기저항이 제로가 되는 임계온도는 절대온도 39도이다(섭씨 영하 234도). 금속계 초전도 물질 가운데서는 임계온도가 가장 높아 고가인 액체 헬륨의 냉각 시스템을 사용하지 않고 초전도 상태로 만들 수 있다.
운용비용도 비교적 싸게 낮출 수 있으리라 기대되고 있다.
이붕화마그네슘은 지금까지 선재의 개발이 진행되고 있는데 박막화가 어려워서 소자의 연구가 지연된 상태이다. (일경산업)

  광기술  해외정보

광-검출 웹으로 만든 과학시스템 개발
MIT의 과학자들은 메시(mesh)와 같이 생긴 광-검출 섬유 웹으로 만들어진 정교한 광학 시스템을 개발하였다. 광섬유 구조물은 현재 렌즈, 필터 또는 눈이나 카메라와 같은 고전적인 광학시스템 원소인 검출 어레이가 없어도 빛의 방향, 강도와 상(phase)을 검출할 수 있다. 웹에 사용된 섬유는 직경이 약 1mm정도 된다. 섬유는 광전도 유리 코어와 코어의 길이 방향으로 흐르는 금속 전극, 그리고 그것들을 둘러싸고 있는 투명 폴리머 절연체로 구성되어있다. 섬유는 외부 전기 회로에 전류변화를 유발시키며 길이를 따라 어디서나 빛을 검출할 수 있다. 한 섬유는 그 자체적으로 빛의 들어오는 정확한 위치를 검출할 수는 없지만 여러 섬유가 웹으로 어레이를 이루면, 그들의 교차점이 빛의 정확한 좌표를 알 수 있게 해준다. 컴퓨터가 웹에 의해 발생한 데이터를 분석하고 사용자에게 전달해주게 된다. 예를 들어 만약 섬유가 직물로 짜이면 내장된 컴퓨터가 작은 표시 창으로 또는 소리로 정보를 제공할 수도 있다.
MIT 재료 공학부와 전자 연구실의 팀장 Yel Fink에 따르면 섬유 웹의 이미징 파워를 향상시키기 위해 섬유의 지름을 줄이고 더 밀도 높은 웹을 만들 필요가 있다고 한다. 첨단 유주 망원경에서부터 군인 또는 시각 장애자를 위한 상황파악 의복에 사용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
Fink의 팀은 또한 평편한 2차원 섬유 웹을 만들고 평행하게 배치하여 들어오는 빛의 강도를 측정하고 근처에 위치한 사물의 대략적인 모형(철자 ‘E’모양을 종이로 만들고 뒤에서 빛을 쬐임)을 인식할 수 있다는 것을 보였다. 웹에 의해 측정된 빛의 강도 분포로부터 재구성된 이미지가 컴퓨터 화면에 표시되었다.
이 연구는 MIT Institute for Soldier Nanothechnologies, DOE, DARPA와 NSF에 의해 지원되었다. (ACB)

간판용 조명 시장 참여, EEFL관 개발
積水化學工業은 간판용 조명분야에 참여한다. 형광등보다 가늘고 수명이 3배나 긴 외부전극형광(EEFL)관을 개발, 작년 10월부터 본격적으로 판매하고 있다. 간판의 두께를 형광등을 사용할 경우의 3분의 1이하로 얇게 만들 수 있다. 수명도 길어지므로 조명을 교환하는 수고를 줄일 수 있다. 점포의 간판이나 교통광고용으로 판매한다. 개발한 것은 ‘세키스이(積水)EEFL관’으로 한국의 벤처기업과 공동 개발했다.
유리관의 내부에 금속선 전극이 있는 형광등과 달리 유리관 외부에 전극이 되는 도전체를 도포한 구조이다. 형광등은 전극의 금속선이 소모하여 제품수명이 다하는데, EEFL관은 금속선이 없기 때문에 수명이 7~8년으로 형광등의 3배가 된다고 한다.
EEFL관의 직경은 2.6~5밀리미터로 형광등의 3분의 1 이하로 가늘게 만들 수 있다는 것이 특징이다. 간판을 얇게 할 수 있기 때문에 설계의 자유도가 높아진다. 또 형광등처럼 열을 발생하지 않으므로 발광시의 관 표면 온도는 섭씨 38도로 낮으며 소비전력도 20~30% 낮출 수 있다. EEFL관의 가격은 한 개 당 1700~
1800엔 정도로 형광등의 4배 정도가 될 전망인데, 간판을 제작했을 경우의 초기비용은 20% 증가 정도에서 수렴될 전망이다. 전기료나 교환비용 등을 포함하면 2년 이상 사용하면 형광등을 사용하는 것보다 원가를 낮출 수 있다고 한다.
차세대의 조명으로서는 저소비 전력형 백색발광다이오드(LED)도 기대되지만, 같은 면적의 간판을 만들려면 가격은 EEFL관의 10배 이상이 될 전망이다. 현재로서는 발광효율이 낮으므로 같은 밝기를 확보하기도 어렵고 수명도 1만 시간 정도로 짧다. 옥외에서 사용하는 간판조명의 경우는 EEFL관이 유리하다고 보고 있다. 積水化學은 간판장식용 수지필름을 생산하고 있으며 기존의 판매망을 사용하여 새로이 간판용 조명을 판매한다. EEFL광고 함께 저소비전력의 LED도 특수한 형태의 간판용 광원으로서 전개하여 2007년도에 간판용 조명사업에서 매상고 10억 엔, 일본 내 시장에서 점유율 10%의 획득을 목표한다.
▼EEFL(외부전극형광)관   유리관 내부에 형광체를, 외부 양끝에 전극이 되는 도전체를 도포한 구조를 하고 있다. 관 내부에 전극은 없다. 고주파·고전압을 가하면 유리관 내부의 벽면에 전하가 발생한다. 또한 관 내부에 플라즈마 방전이 발생, 형광체를 통해서 발광하는 구조이다. 가늘고 긴 수명, 전력을 절약할 수 있으므로 에너지 절약과 밝기를 요구하는 대형액정 텔레비전의 백라이트로서의 용도도 기대되고 있다. 이미 松下電器産業이 작년에 발매한 일부 기종에 채용했다. (일경산업)

양자 컴퓨터 실현 가능한 기술 개발
빛의 입자, 40배 발생
東京大學의 小林孝嘉 교수 등은 얼마 전, 초고속 계산이 가능한 양자 컴퓨터의 실현에 필요한 기초기술을 개발했다. 빛의 입자인 광자를 대량으로 발생, 서로 상관관계를 갖게 하는데 성공했다. 절대로 도청할 수 없는 양자암호통신에 대한 응용도 가능하다.
양자컴퓨터는 복수의 광자가 얽히는 상태를 이용하여 초고속 계산을 실현한다. 그것을 위해서는 상관관계를 가진 광자를 대량으로 만들어낼 필요가 있다. 이번 방법은 종래에 비해 상관관계를 가진 입자를 약 40배 이상의 고효율로 발생할 수 있다.
연구팀은 ‘광 파라메트릭 증폭’이라고 하는 방법을 개발하여 달성했다. 하나의 광자에 다른 파장을 가진 빛을 쏘아서 빛을 세 개로 늘린다. 두 개는 대칭이 되어 나오므로 반투경(半透鏡)을 통해서 한개 씩 분리하여 검출기로 따로따로 회수한다. 세 개의 광자는 각각 상관관계를 가지고 있어 그 성질이 양자 컴퓨터 등에 도움이 된다고 한다.  (일경산업)

조명의 빛에 복수 정보
다중통신시스템 개발, 전광게시판에 응용
東芝는 조명의 빛에 복수의 정보를 실어서 다중 통신하는 시스템을 시작했다. 빛에 포함된 다양한 색의 파장을 사용하여 다른 정보를 송신한다. 이용자는 특정한 색을 선택하여 그 색에 대응한 정보를 입수할 수 있다. 전광게시판으로 관광정보 등을 제공하는 시스템 등에 대한 응용을 목표로 한다.
이 회사가 시작한 시스템은 문자를 표시하는 LED(발광다이오드)를 도입한 전광게시판과 빛의 정보를 읽는 장치 등으로 구성된다. 전광게시판의 글자의 빛에 포함된 정보를 광센서를 부착한 수신 장치로 읽는다. 전광게시판의 글자에서 나오는 빛에는 빨강, 녹색, 청색의 3원색의 빛이 포함되어 있고, 3원색 각각에 다른 정보를 실어서 송신한다. 이용자는 컬러필터로 특정한 색을 추려서 그 색의 정보만을 읽는다.
이번에 시작한 시스템은 빨강에 일본어, 녹색에 중국어, 청색에 영어의 음성정보를 실었다. 실험에서는 수신 장치인 필터로 적색의 빛만을 추리자 일본어 음석을 스피커로 들을 수 있었다.
이 회사는 새 시스템을 전광게시판 이외에 가로등 등에 응용하여 보행자가 언어를 선택할 수 있는 길안내 시스템 등을 개발할 것을 검토하고 있다. 또 도로의 안내판으로부터 자동차에 탑재된 네비게이션에 정체정보와 일기예보, 관광 등의 정보를 보내는 사용법도 상정하고 있다. 새 시스템은 눈에 보이는 빛을 사용하여 정보를 전달하는 가시광 통신이라고 불리는 기술을 이용하고 있다. 조명의 빛을 고속으로 점멸시키는 회로를 넣어서 점멸의 명암을 ‘0’ ‘1’이라는 신호로 바꿔서 정보를 보낸다.
매초 50회 이상의 속도로 점멸하므로 사람의 눈에는 빛이 어른거리는 것으로는 보이지 않는다. (일경산업)

  광촉매  해외기술정보

산화티탄 나노시트 개발, 광촉매와 전극재에 응용
石原産業은 산화티탄을 사용한 나노시트를 개발, 샘플생산을 시작했다. 시트는 두께 1나노미터, 폭 1마이크로미터. 시트 자체의 생산에 성공한 것은 이번이 처음이다. 외부의 힘을 필요로 하지 않고 스스로 다른 재료와 접착하는 성질을 가진다. 응용분야는 앞으로 검토되겠지만, 이 회사는 광촉매 코팅막이나 2차 전지의 전극재료에 대한 전개 등을 기대하고 있다.
산화티탄 나노시트 제조법은 우선 산화티탄과 알칼리 금속염을 혼합 . 소성하여 층상화합물을 합성한다. 그 층상화합물을 염산이나 초산 등으로 이온교환 처리하여 층 사이를 확장한다.
또 유기아민화합물 등을 더하자 종래 곤란했던 1장씩의 박리 처리가 가능해져서 나노시트화하는데 성공했다.
이 시트는 물질 . 재료연구기구의 디렉터 등과 공동 개발했다. 이 회사는 “이번 제법으로 산화망간 나노시트도 제조할 수 있다”고 하며, 다른 나노시트와의 조합에 의한 기능개발도 추진할 생각이다. (NK)

어두운 곳에서도 광촉매 기능 갖는
티탄파우더 제조법 완성
에스에스재팬(埼玉縣 上尾市, 사장 角毅一郞)은 大阪府立高專의 臼田昭司 교수와 공동으로 어두운 곳에서도 유기물 분해기능을 갖는 광촉매 티탄파우더 제조법을 완성시켰다. 산화티탄에 특수한 마찰가공을 함으로써 가시광이 미치지 않는 곳에서도 광촉매로서의 기능을 발휘한다. 자외선이 닿지 않는 장소에서도 냄새나 균을 분해할 수 있기 때문에 가정용 물 관련 용품이나 주택외벽 도료에 대한 응용, 원료로서의 판매를 검토하고 있다.
통상의 광촉매는 500나노미터 정도의 가시광에 반응하여 유기물을 분해한다. 이번에 개발한 티탄파우더 제조법 ‘열충격 코팅법’은 아나타제형 이산화티탄 입자끼리를 마찰, 열과 충격을 가함으로써 어두운 곳에서도 광촉매 기능을 갖게 하는데 성공했다. 또 티탄파우더를 세라믹 볼 표면에 주입한 티탄볼의 제조법도 확립했다. 이 회사는 티탄볼을 사용한 생활 잡화를 제조하고 있으며, 월 생산 약 5톤의 티탄볼의 공급체제를 갖추고 있다. 현재 다기능형 티탄볼의 개발도 진행하고 있다. (NK)

광촉매 암 억제, 산화티탄 사용  동물실험으로 확인
TOTO는 자외선이 닿으면 유기물을 분해하는 광촉매의 산화티탄을 사용하여 암의 증식을 억제할 수 있다는 것을 동물실험으로 확인했다.
橫浜市立大學의 窪田吉信 교수와 공동연구한 성과이다. 연구에서는 쥐의 피하에 실험용 종양을 이식했다. 최초로 0.05% 농도의 산화티탄 용액 100마이크로리터를 주사하고 형광등에도 포함된 파장 380나노미터의 자외선을 45분간 조사해 다시 1주일 후에 다시 한 번, 주사와 조사를 했다. 3주 후에 산화티탄 용액의 주사 등을 하지 않았던 종양 이식 쥐와 비교한 결과, 종양의 증식이 4분의 1로 억제되어 있었다. 또 안전성을 조사하기 위해 쥐 10마리에 산화티탄 용액을 약 0.6밀리미터나 대량으로 주사했다. 이것은 체중 60킬로그램인 사람이라면 1.2리터의 주사에 상당하는 양인데, 쥐는 죽지 않고 움직임 등도 정상으로 보였다고 한다. 단 부작용이 있는지 여부에 대한 상세한 것은 밝혀지지 않은 상태이다.
이용한 산화티탄 입자는 암세포에 달라붙기 쉽도록 직경 50나노미터로 일정하다. 또한 입자 하나하나에 고분자 폴리머를 붙여서 체내에서 쉽게 응집되지 않도록 했다. 이로써 산화티탄 입자는 암세포에 집중적으로 작용한다. 자외선의 조사가 용이한 피부암 등의 치료법으로 연구를 진행할 계획이다. (일경산업)

광촉매 백금 부착 양산화, 공기청정기에 활용
日本板硝子는 균이나 냄새 등을 분해하는 힘이 강한 광촉매를 대량생산하는 기술을 개발했다. 대량의 산화티탄 표면에 백금 미립자를 균일하게 붙일 수 있게 했다. 작년에 발매한 주택용 공기청정기에 이미 채용되었다.
신개발 광촉매는 직경 약 20~30나노미터의 산화티탄에 직경이 최소 1나노미터인 백금 미립자가 균일하게 부착되어 있다. 지금까지 실험실 단계에서는 백금 미립자를 균일하게 붙일 수 있었는데, 양산 단계에서는 불가능했다.
이 회사는 백금용액 속의 백금입자가 굳지 않도록 연구함으로써 양산화를 가능케 했다.
양산화한 새 광촉매의 성능을 확인하기 위해 암모니아를 분해하는 실험을 실시했다. 3리터의 플라스틱 백에 농도 600ppm의 암모니아와 새 광촉매를 부착한 사방 20센티의 유리섬유를 넣은 결과, 5시간 후에 암모니아 농도는 10분의 1이 되었다.
광촉매에 백금을 붙여서 효과를 높이는 연구는 있었으나 백금을 균일하게 광촉매 표면에 분산시키는 일이 어려웠다.
이 회사는 지금까지 자회사인 日本無機(東京·中央, 사장 淸水氾雄)을 통해서 창고 등의 용도로 공기청정기를 판매하고 있다. 새 광촉매를 사용하면 정화능력이 높아진다는 점에서 주택이나 병원용으로도 판매한다. 이밖에 3년 이내에 실내의 냄새와 균을 분해하는 유리창 등을 제품화할 예정이다. (일경산업)

나노  해외기술정보

초고속 나노-오실레이터

 나노장치는 컴퓨터나 통신 네트워크의 광학 스위치에서의 마이크로프로세세 향상 또는 대체를 위해 점점 핵심부품이 되어가고 있다. 아무리 작은 장치라도, 분자 정도 크기라도, 모터와 오실레이터가 필요하게 된다.
캘리포니아 대학의 기계 공학부 교수 Qing Jiang은 탄소 나노튜브의 번들 그룹으로 효율이 매우 높은 액츄에이터와 나노 오실레이터를 만들 수 있을 것이라는 생각을 하였다.
Jiang의 초기 실험에서, 다중벽 탄소나노튜브 오실레이터의 대부분이 만들어졌다. 이 다중벽 탄소나노튜브는 큰 나노튜브가 좁은 나노튜브를 둘러싸고 있는 형태인데 두 가지 문제에 부딪히게 되었다. 주파수와 마찰이 그것이었다. 주파수를 증가시킬수록(1 기가 헤르츠 이상) 증가하는 에너지 분산으로 많은 열이 발생해 작은 피스톤의 효율을 감소시켰다.
그의 현재 연구에서, 또다른 단일 벽 탄소나노튜브로 감싸진 단일벽 탄소나노튜브는 다중벽보다 뛰어난 성능을 보였으며 적은 열을 발생시키고 마찰문제를 해결할 수 있었다.
“우리는 우리의 방법을 사용하여 효과적인 오실레이터를 만들 것이라 믿고 있습니다” Jiang이 말했다. 그러나 Jiang과 그의 동료들은 탄소나노튜브가 당면한 마찰 문제와 열 발생을 해결할 수 있는 대체할 새로운 물질을 연구할 계획을 세우고 있다. (NK)

  전지  해외기술정보

연료 전지를 위한 MRI
Northwestern 대학의 재료공학부 교수인 Scott A. Barnett이 이끄는 연구팀은 최초의 연료전지 내분의 3차원 이미지를 만들어 내는데 성공하여 연료전지의 연구와 개발에 새로운 연구 툴을 선보였다.
연구진들의 3차원 고체 산화물 연료전지 양극은 2006년 Nature Materials에 기재되었다.
“자기 공명 이미지(MRI) 장치가 인간 몸의 내부를 보여주는 것과 같이, 우리는 연료전지의 내부를 볼 수 있게 되었습니다”라고 Barnett이 말했다. “이 연구에 사용된 이중 빔 초점 이온 빔 현미경은 MRI보다 훨씬 높은 분해능을 가져 나노크기의 형태도 볼 수 있습니다. 이러한 그림들은 우리와 다른 연구자들이 어떻게 연료전지가 작동하고 어떻게 향상시킬 수 있는지, 고장 없이 오래 쓸 수 있는 방법들을 찾는데 많은 도움을 줄 것으로 생각됩니다.”
이미징 기술은 연료전지 생산의 배치들을 체크하여 연료전지의 특성을 망가뜨리는 구조적인 변화를 찾아, 품질 유지에도 사용될 것으로 보인다. (ACB)

  환경기술  해외정보

석면의 유무 분석능력 강화
아스베스트(석면)문제의 확대에 대응하여 건재 속의 석면의 유무와 함유량 등의 분석능력을 증강하는 기업이 늘어나고 있다. 석면의 제거 등을 전문으로 하는 야시마공업(사장 小里洋行)은 작년 11월에 분석 장치를 신규 도입, 조사에서 제거까지 일관 대응할 수 있는 체제를 갖추었다. 東京환경측정센터(동·荒川, 사장 井上徹裕)도 고정도의 분석 장치를 증설함으로써 처리능력의 향상을 서두른다. 석면대책에 있어서는 제거가 필요한가의 판단재료가 되는 분석단계서부터 의뢰가 쇄도하고 있다.
  야시마공업은 작년 11월에 건재 속의 석면의 함유율을 분석하는 ‘엑스선 회절 장치’등의 기기를 도입했다.
  종래는 전문 업자에게 위탁해 왔는데 분석의뢰의 쇄도로 1개월 반 가까이 걸리는 경우가 많다. 자기부담의 처리도 최단 4일 후로 단축할 수 있으리라 전망한다. 건물에 대한 석면의 사용상황에 대해서 사전조사부터 정밀한 분석, 제거공사까지 일관되게 책임지는 체제정비를 목표로 한다.
  도입한 것은 엑스선 회절장치와 고정도의 현미경이다. 투자액은 약 2천만 엔으로 보인다. 분석기술자도 채용했다.
  이 회사에는 아파트나 빌딩의 주차장·퍼프실의 천장 등에 석면이 뿜어져 있는지 아닌지와 같은 조사의 문의가 하루 10건 이상이라고 한다. 건물의 건축 햇수로 석면이 사용되었을 가능성을 조사하거나 현지에서 열화상황을 진단하여 조사결과에 따라 위험하다고 판단한 경우는 제거공사를 실시하고 있다.
  조사 도중의 분석공정은 전문 업자에게 의뢰해 왔는데 자기부담으로 분석 장치를 가짐으로써 긴급도가 높은 안건에도 신속하게 대응할 수 있으리라 보고 있다. 그밖에 석면의 부유농도의 측정공정도 자기부담으로 계획하고 있어, 폭넓은 노하우를 가져서 아파트·빌딩의 관리자 등의 상담에 적확하게 대응할 생각이다.
  이 회사는 건물의 개수공사와 석면대책 등을 주요업무로 하여 2004년도의 연간 매상은 약 22억 엔이다.
▼X선 회절장치  X선을 물질에 쏘아서 되돌아오는 X선의 강도와 각도로 물질의 종류와 양을 조사하는 장치이다. 건재 등에 아스베스트(석면)이 포함되어 있는지, 어느 정도 포함되어 있는지 등을 조사하는데 사용한다. 아스베스트를 조하는데 사용되고 있는 장치의 가격대는 천만 엔에서 4천만 엔 전후다. 일본 내에서는 리가쿠(東京都 昭島市, 사장 志村晶)가 시장 점유율 1위로 알려져 있다. (일경산업)

수용액 속의 금이온 99% 포착하는 고분자 소재 개발
滋賀縣立大學의 谷本智史 강사, 矢木直人 대학원생(현 大阪大學 대학원), 山岡仁史 교수 등은 수용액 속의 금이온을 99%의 높은 확률로 거두어들이는 고분자 소재를 개발했다. 페프치드(아미노산의 결합체)로 일반적인 ‘L-로이신’을 베이스로 제작한 것으로, 반도체나 도금 등의 전자산업의 공장폐액에서 쉽게 금이온만을 회수할 수 있다고 한다. 금이온은 환원제 등을 이용하면 금 미립자로 만들 수 있어 귀금속의 새로운 재활용 시스템으로 주목될 듯하다. 연구팀에서는 현재, 과학기술진흥기구(JST)나 滋賀縣에서 지원을 받아 금이온의 회수 시스템을 제작하고 있다. 고분자 소재는 폴리에틸렌 그리콜(PEG)의 양측에 페프치드를 몇 개에서 20개 정도 연결하여 제작했다.
실험에서는 시험관 내의 금이온 수용액(금이온 농도 100ppm)에, 고분자 소재를 녹인 유기용매를 약 25%의 비율로 넣었다. 온도는 약 40℃로 높였고, 페프치드의 모양이 바뀌기를 촉구했다. 30초 동안 섞은 후, 실온에서 몇 분 놓아둔 결과, 물과 유기 층으로 재분리, 유기층은 시험관 바닥에 금이온을 잡아서 겔상으로 굳어져 있었다. 금이온의 포착률은 약 99%로, 다른 금속보다 몇 배 효율이 높았다. 금이온을 잡을 수 있는 상세한 메커니즘은 밝혀지지 않았지만, 페프치드가 온도에 따라 변성하는 등의 결과, 고분자 소재가 이온을 잡기 쉬운 상태가 된 것이라고 추측된다고 한다. 연구팀에서는 이 고분자 소재를 개량하여 크롬 등 다른 금속의 회수 이외에 지금까지 회수가 어려웠던 염색 산업의 배수 속에 포함된 염료의 제거, 수분 속의 내분비교란화학물질(환경호르몬)의 제거 등 여러 분야에서의 응용을 검토하고 있다. (NK)

물 속의 유해금속 다공질 물질로 제거 
5년 내에 실용화
金澤工業大學은 호주의 멜버른 대학과 공동으로 물 속에 녹아있는 구리, 아연 등의 중금속 이온을 분리하여 불필요한 금속을 제거할 수 있는 다공질물질을 세계 최초로 개발했다. 앞으로는 분리할 수 있는 금속의 종류를 확대, 5년 이내에 실용화할 계획이다.
제올라이트로 대표되는 다공질 물질은 촉매나 탈취제, 항균제 용도로 널리 사용되어 왔다. 金澤工大 생활환경연구소의 小松優 교수 등은 물 속의 금속이온 분리에도 이용이 가능하다고 판단했다. 물에 약하다는 다공질 물질의 결점의 극복에 매달려 왔다.신개발 다공질 물질은 메소폴러스규산염(MCM-41)이다. 다공질 물질의 원인이 되는 용액 ‘물유리’에 계면활성제 등을 섞어서 합성했다. 그것을 섭씨 100도의 환경에서 6일간 방치하고, 여과, 세정 등의 과정 등을 거쳐서 섭씨 550도에서 6시간 정도 소성한다.
MCM-41을 식초 정도의 산성용액 속에서 사용하면 아연의 금속이온을 흡착, 구리만이 물 속에 남아서 분리가 된다. 이번의 다공질 물질은 구리와 아연의 분리가 주이지만, 앞으로는 카드뮴이나 망간과 같은 물질과 구리의 분리도 가능할 것이라고 한다.
금속이온의 분리기술로 공장에서 나오는 배수에서 유해금속만을 제거할 수 있는 이외에 자동차 표면 도장 등에 포함된 유해금속의 사용을 억제할 수 있다.  (일경산업)

Technology Brief｜중국 세라믹 기술정보

외신자료 제공 : 요업기술원 한중일세라믹산업기술협력센터

일상생활에 들어온 나노발전기
산화아연을 사용한 나노라인이 기계에너지를 전기에너지로 전환할 수 있게 되었다. 최근 개최된 동방테크놀로지세미나에서 중국국가나노센터의 해외팀장인 왕중린 교수가 추진한 산화아연을 사용한 나노라인에 관한 연구성과가 수많은 관계자들의 주목을 이끌었다.
압전효과
전통적인 발전원리는 200여년 전 패러데이(Michael Faraday)에 의해 금속에 의해 형성된 자력선에서 전기에너지가 생성된다는 사실이 발견되었다. 그러나 나노 등급에서는 전통적인 방법으로는 발전기능이 상실된다. 그 이유는 최소의 자력선이 3나노미터이고 나노 등급의 금속이 훨씬 작기 때문이다. 압전효과는 일종의 현실성 있는 나노발전기의 발전원리임에 틀림없다.
“산화아연은 4면체의 피라미드구조로 볼 수 있고, 피라미드의 중앙은 정전을 띤 아연이온이고 피라미드의 4개 정상은 부전을 띤 산화이온으로 이들의 부전중심 역시 피라미드의 중앙에 위치해있다. 정상적인 상황에서 정전의 아연 배열과 부전 중심은 안정적인 위치를 유지하고 있다” 라고 하면서 왕중린 교수는 “그러나 만일 외부에서 피라미드의 꼭대기에 기계력을 가할 경우, 산화아연의 피라미드구조에 변화가 나타나서, 정전의 아연이온과 부전중심의 위치가 이동하게 된다. 플러스 및 마이너스극 거리가 커지면서, 산화아연의 전압이 바뀌어 전기에너지가 형성된다. 이러한 과정이 바로 압전효과이다. 전체 과정에서 기계에너지에서 전기에너지로 전환된다”고 소개했다.
응용범위가 광범위
산화아연 나노발전기는 광범위하게 응용될 전망이다. 인체기관의 기계운동에너지를 전기에너지로 전환시킬 가능성이 가장 크다. 왕중린 교수의 소개에 의하면, 이러한 발전기는 인체내에 장치될 수 있고 또한 ‘섬유’로도 제작되어 몸에 착용될 수도 있다.
이외에 재미있는 가능성은 혈액 흐름의 운동에너지를 이용해서 나노발전기 재료를 혈관표면에 피복시켜서 전류를 생성시켜 인체의 기타기관에 이식하도록 할 수 있다. 예를 들면, 심장맥박기 또는 기차 원위치 모니터센서 등을 들 수 있다. 또한 나노발전기는 교체될 필요가 없어서 환자의 고통과 의료비용을 줄여줄 수 있다. 사실, 인체내 혈압의 변화, 근육의 이완과 축소, 폐엽의 확장 등은 나노발전기에 전기에너지를 생성토록 할 수 있다. 관련 자료에 의하면, 혈액의 흐름에서 발생되는 에너지는 약 0.93와트, 호흡은 0.83와트의 에너지를 생성할 수 있고 사람이 걸을 때에는 67와트의 에너지를 생성시킬 수 있다.
이외에 나노발전기는 ‘신발 깔창’으로 만들어, 사람이 걸을 때 발전할 수 있다. 왕중린 교수는 “우리는 신발을 통해 핸드폰과  MP3를 충전할 수 있다”라고 밝히면서, “현재, 해결해야할 가장 큰 문제는 어떻게 산화아연 나노발전기의 효율을 제고하는가이다. 일만 이 문제가 해결되면 나노발전기는 상용화될 수 있다”라고 덧붙였다. (신소재산업망)

산화세륨 나노큐브 일방향 자기조립화에 성공
최근, 중국과학원 상해규산염연구소 연구원인 가오렌(高濂) 박사가 이끄는 나노구조에서 제어 가능한 개발 및 조립 분야에서 커다란 성과를 거두었다. 연구팀은 표면활성제의 형상과 사이즈를 조절해서 다양한 사이즈의 6개 외부표면이 모두 결정체표면(crystal face)의 산화세륨 나노큐브를 개발하고 이들 나노큐브의 일방향 자기 조립화에 성공을 거두었다. 이러한 연구성과는 7월 26일에 발행된 <미국화학회> 학회지에 발표되었다.
학회지의 3인 심사위원에 의하면, 이 논문은 흥미로운 산화세륨 나노큐브의 일방향 자기 조립 구조에 관한 흥미로운 논문이라고 하면서 이러한 일방향 나노큐브는 나노재료의 결정학 특징과 촉매, 자기학, 나노전자학 분야에서 나노결정의 응용에 매우 중요하게 작용할 것이라고 지적되었다. 산화세륨은 중요한 희토재료로서, 촉매 수소생산, 자동차 배기가스 처리, 연료배터리, 광택제 등 분야에서 중요하게 응용될 것이다. 큐브 산화세륨의 (100)면은 극화된 표면이기 때문에 불안정하여 실험에서 존재하기 어렵고 표면 재구성을 통해야 한다. 또한 이러한 특징 때문에 산화세륨의 (100)면은 (110), (111)면보다 활성이 높다. 이 연구팀은 실험에서 얻은 나노큐브는 6개의 (100)표면을 갖고 있어서 표면 쌍극자작용을 통해 쉽게 순서있는 구조로 자동조립된다.
이러한 (100)일방향 자동조립 단층의 성공적인 획득은 산화세륨의 (100)표면의 획득에 새로운 방법을 제공하게 되었다. 연구팀은 실험과정에서 ‘일방향 통합’되는 결정체 생장원리가 나노 과립의 합성체계에 있음을 발견하고 제어실험조건을 통해 과립의 일방향 취합생장하는 결과가 균일한 대형 사이즈의 과립 나노큐브를 형성하고 고도의 이성 일차원 나노막대를 형성할 수도 있으며 심지어 중간 결정(mesocrystal)구조를 형성할 수 있게 되었다. 이러한 나노결정의 형성원리는 나노결정의 이물질과 이질 나노구조의 개발에 새로운 방법과 이론의 가능성을 열어주었다. (신소재산업망)

중국 티타늄화이트 산업 동향 낙관적
올해 들어, 이산화 티타늄 아나타제(anatase titanium dioxide)와 금홍석 타입의 티타늄안료의 수급상황이 어려워지면서 각 업체의 제품 가격이 여러 차례 상승했다. 현재 화동 지역에 있는 주요 업체의 이산화 티타늄 아나타제 제품의 톤당 가격이 만위안(元)을 초과했고 일부는 1.1만위안에 다다르기도 했고 금홍석 제품의 톤당 가격은 대개 1.5만 위안이상이고, 일부 업체의 톤당 가격은 1.6만~1.7만 위안에 다다랐다. 작년 전국으로 티타늄화이트 사업의 전망이 낙관적이었고 경제규모가 늘어나고 수출이 잘되어, 2004년 소비량이 18% 증가한 것을 토대로 또다시 8% 증가하여 총생산량이 70여만톤, 작년 수준에 비해 10만톤의 순증가했다. 전문가들은 향후 2~3년 후에는 중국의 티타늄화이트산업시장의 성장률이 8~10%대 또는 그 이상 수준을 유지할 것이라고 예측하고 있다. 하지만 국가산업 구조조정과 환경보존정책의 영향을 입어, 최근 티타늄화이트산업의 발전율이 예상보다 둔화세를 보여 2003년 하반기에 중국 국내에서 시공, 설계 및 기획중인 타티늄화이트 파우더 사업이 약 10개 있고 현재 준공 가동한 4개 사업을 제외하고 나머지는 모두 연기 또는 정체 상태에 머물러 있다. 그 결과 2006년 중국 티타늄화이트 파우더 총생산량이 기존의 예측보다 적은 90만톤이 될 것으로 보인다. (신소재산업망)

납산(plumbic acid) 배터리 산업 시장의 발전전망과 기회
42개 납산배터리 업체에 대한 통계를 근거로 보면 2005년 중국 납산 배터리의 생산량이 3000만 kVAh였고 이 수치는 일부 납배터리 회원사로부터 얻은 것이고(하지만 중국 국가통계국에서 발표한 수치와 다소 차이가 있음), 매출액이 120.6311억위안(元)으로 기록되었다.
중국 납산 배터리 산업은 세가지 측면에서 절호의 발전 기회를 맞이하고 있다. 첫째 자동차, 오토바이와 통신이 급속도로 발전하여 납산 매터리의 수요량이 급격하게 증가했다. 둘째 중국 전동자전거의 발전이 눈에 띠게 성장하여 2005년 생산량이 1300만대나 되고 2006년에는 1800만대를 초과할 것으로 예상되어, 10~20Ah, 12V배터리의 소형 밀봉납산배터리의 수요량이 급격히 늘어났다. 셋째 중국에서 실시하고 있는 광명공정(光明工程: 1997년부터 실시된 사업으로 전기가 없는 지역의 전력사용문제를 해결해주는 국가사업)으로 태양전지의 보급 응용이 한층 확산되고 있고 또한 납산 배터리는 에너지저장 배터리로서의 시장 신규수요도 늘어났다. 이러한 상황에서, 중국의 대형 납산 배터리 생산업체는 최근 생산규모를 꾸준히 확대하고 있다. 바오딩펑판은 지난 3년간 급격한 발전을 발판으로 연간생산량과 매출량은 중국 납산 배터리산업의 최고를 유지하고 있다.
중국 납산 배터리의 기술 역시 날로 진보되고 있다. 펑판社은 납 slab lattice의 자동화생산라인을 도입하여 자동차배터리를 대규모로 생산하여 국내 고급 자동차 제조업체의 수요를 충족시킬 수 있게 되었다. 중국 국내 납산 배터리의 수명이 꾸준히 제고되고, 특히 전동자전거에 사용되는 밀봉 납산 배터리가 일년간 사용할 수 있어서 고품질 제품은 2년 이상 사용할 수 있게 되었다.
최근 납의 가격이 상승하고 있지만 납산 배터리산업에 대한 영향은 기존 배터리 산업만큼 크지는 않다. 그리고 납의 회수는 쉽고 상당한 회수율을 보이고 있기 때문에 일부 납의 원료로 제공되고 있는 상태이다. (신소재산업망)

중국 연료 에탄올산업에 대한 7대 원칙 마련할 예정
에탄올가솔린의 보급을 장기간 책임지고 있는 국가발전개혁위원회 산업사의 뤼췬 연구원은 최근 개최된 ‘2006년 국제바이오연료세미나’에서, 중국 정부는 바이오연료산업에 대해 정책적으로 안정적이고 장기적으로 지원할 것이라고 밝혔다. 바이오 연료산업을 발전시키는 것은 중국 정부가 에너지의 안전과 식량안전을 보장하는 중요한 전략이다.
뤼췬 연구원에 의하면, 중국에서 120만톤당 연료에탄올이 95만톤의 가솔린을 대체할 수 있고 1000만톤의 옥수수는 300만 연료에탄올을 생산할 수 있으면 평균 100만톤의 연료 에탄올의 생산량을 증가할 때마다 옥수수 가격이 톤당 22.7위안 상승할 수 있고 옥수수 생산지수를 0.96%상승시킬 수 있다. 중국의 2005년 가솔린 소비량은 4800만톤으로 2010년에는 차량용 연료가 66650만톤으로 늘어날 것으로 예측된다. 현재 중국에서 에탄올가솔린을 사용하고 있는 점유율은 전체 자동차용 연료의 2%에 불과하지만 2010년에는 5%로 상승할 것이다.
현재 중국은 흑룡강, 길림, 요녕, 허난, 안휘 등 5개성(省)과 후베이, 산동, 허베이 그리고 장수 등 4개성의 일부 지역에 차량용 에탄올가솔린이 기타 가솔린을 대체하는 시범 서비스가 이뤄지고 있다고 한다. 뤼췬 연구원은 현재의 시범공정에 대해 긴 산업사슬, 고부가가치, 완전추출, 종합이용이라는 4가지 항목을 제안했다. 그는 중국이 국가적으로 <차량용 바이오연료 에탄올 디젤 11차5개년 산업발전계획>을 기획하고 있고 올해 말에 구체적으로 대두될 것이라고 밝혔다. 바이오연료산업의 인가 원칙으로는 현실에 맞추어야 하고 식량 위주여서는 안된다는 점, 에너지 대체, 에너지와 화학의 병행, 독자적인 혁신, 청정산업 및 순환경제, 합리적인 배치, 일괄적인 계획과 업체의 입찰과 공정한 선발, 마지막으로 정책적인 지원과 시장메커니즘의 활성화 등이 있다.
연료에탄올 산업에 대해 정부는 식량 경작지와 경쟁하지 않고 에너지와 식량의 상생관계를 유지해야 하고, 기업이 원료기지를 확보하고 있는지로 승인 및 지원 필요조건으로 간주해야 한다. 그리고 산업발전과 재정지원을 결합해야 하고 다원화 정책을 통해 알칼리성 토지와 원료 기지를 구축, 기업의 효율 제고와 경쟁력 강화, 저비용 고효율 기업이 정부지원을 우선적으로 받도록 해야 한다. 현재 투자과열 양상에 대해 적극적이고 합리적으로 바이오연료에탄올 산업을 합리적이고 건강하게 발전하도록 유도해야 할 것이다. 또한 연료 에탄올 산업에 대한 정부의 우대정책은 탄력적인 적자보조금을 지원해서 석유 등 에너지가격의 차이로 발생되는 산업의 리스크를 방지하고 원료기지 건설 보조금과 시범사업 보조금을 실시하고 부가가치세환급, 석유세 감면 등과 같은 다양한 세제혜택을 지원해야 한다. (신소재산업망)

중국산 태양에너지 배터리설비
올해 매출액 5억 위안 넘어설 듯
태양에너지는 고갈되지 않고 어디서든지 구할 수 있으며 오염되지 않는 청정에너지로서 인류가 가장 먼저 선택한 재생 가능한 에너지이다. 전문가들은 지구표면의 0.1%의 태양에너지를 전기에너지를 변환하는 변환율이 5%만 된다면 매년 발전량이 현재 세계에서 소모되는 40배 정도에 상당할 것이다. 1980년대 이래로 광전지산업은 세계적으로 성장이 가장 빠른 하이테크산업중의 하나이다. 최근들어, EU, 미국, 일본, 오스트리아 등지에서 태양에너지 발전을 이용한 발전에 대한 지원정책을 마련하여 광전지산업의 발전을 적극적으로 추진하고 있다. 이와 동시에 중국의 태양에너지 배터리 설비 역시 빠르게 발전하고 있다. 2003년부터, 중국 태양에너지 배터리설비의 매출액이 연평균 97%씩 성장하고 있다. 올해 1월~6월간 중국의 10대 태양에너지 배터리설비의 주요 업체는 2.64억위안의 매출액을 달성했고 이 수치는 작년 한해 매출액의 80%에 상당한다. 특히 태양에너지 규소재료의 생산과 가공설비의 상반기 매출액이 1.43억위안으로 태양에너지 배터리 칩 제조설비의 매출액이 1.21억 위안이었다. 올해 중국 태양에너지 배터리 설비의 매출액이 5억 위안을 초과할 것으로 예측된다. 광전기산업의 발전은 중국 전자전용 설비산업에 새로운 시장과 발전기회를 가져다 주고 있다. (신소재산업망)

중국 컬러 PDP용 형광파우더 결합제
국제적인 수준에 가까워져
최근, 일종의 PDP용 형광파우더 결합제에 대한 연구가 중국과학원 장춘광학정밀기계물리연구소에서 개발되었다. 관련 전문가들은 컬러PDP용 형광파우더 및 결합제가 국제적인 수준에 도달했다고 평가했다. PDP형광파우더 결합제는 PDP 디스플레이어의 핵심 재료 중의 하나이다.
현재 국제적으로 일본, 러시아, 한국 등에서 형광파우더 결합제를 대량 생산하고 있다. 중국 국내에서는 아직 PDP형광파우더 결합재에 대한 가공기술과 제품이 개발되고 있지 못하다. 2003년, 중국과학원 장춘광학정밀기계물리연구소에서 PDP형광결합제에 대한 개별연구를 추진하여 PDP형광파우더 결합제 배합, PDP형광파우더 결합제 스프레이방법, Eu3+혼합된 (Y, Gd)(V, P)04적생 형광파우더 개발, 붕산염 녹색 형광파우더와 인산염 녹색 형광파우더 개발 등 분야에서 중국 특허 6개를 신청했고 2개 항목은 이미 특허를 획득했다.
현재, PDP형광파우더 결합제는 중국전자테크그룹공사의 제55연구소에서 코팅실험하여 승인 및 호평을 받았다. 최근 중국전자테크그룹공사의 제55연구소는 중국 2개의 대기업과 PDP부품기술 이전을 실시하고 있고 중국과학원 장춘광학정밀기계물리연구소가 PDP형광파우더 결합제를 개발한 관련 기술을 묶어서 PDP부품 국산화를 추진하고 있다. 또한, 장시난방 이온형 희토테크개발유한책임공사, 장춘휘공화학공업유한책임공사 역시 연구개발된 형광파우더를 사용해서 무수은 형광등을 연구개발을 추진하고 있다. (신소재산업망)