MIT 연료전지를 위한 새로운 물질 개발
MIT의 엔지니어들이 생산비용은 줄이면서도 메탄올로부터의 에너지 변환 효율을 50%가량 증가시키는 새로운 방법을 개발했다. 신기술 개발의 책임자이자 MIT의 화학공학부 교수인 Paula T. Hammond, Bayer에 따르면 이 새로운 기술은 고체산화물 연료전지 응용분야 뿐 아니라 광전변환 배터리 등의 다른 타입의 연료전지에도 응용될 수 있다고 한다.
새로운 분리막의 개발
“우리의 목표는 연료전지에 사용되는 기존의 분리막에 비해 성형성이 좋고 특성조절이 용이한 새로운 물질을 만들어 내는 것입니다”라고 Hammond는 이야기 했다. Hammond에 따르면 MIT는 DMFCs기술에 초점을 두고 있다고 하며, 그 이유는 DMFCs 기술이 기존의 고체산화물 전지와는 다르게 알코올에서 수소로의 reforming없이 메탄올을 직접적으로 연료로 사용할 수 있는 점에 있다고 한다. DMFCs의 장점은 DMFCs의 작동에 있어 배출되는 유일한 오염물은 물과 소량의 이산화탄소 밖에 없다는 점이라고 그녀는 강조 했다. 또한 메탄올은 액체이기 때문에 폭발성이 있는 수소에 비해 저장하고 이동하기가 수월할 뿐 아니라 안전하다고 덧붙였다.
Nafion의 대체
Hammond는 현재 개발되어 사용되고 있는 DMFCs는 제한성이 있다고 다음과 같이 덧붙였다. “예를 들어 전해질로 사용되는 Nafion의 경우 매우 값 비싼 물질일 뿐 아니라 메탄올에 스며들어가는 특성을 가지고 있습니다. 이는 연료를 낭비할 뿐 아니라 DMFCs의 효율을 떨어뜨리는 역할을 하게 되지요” 이러한 단점들을 극복하기 위해 Hommand와 그녀의 엔지니어링 팀은 Nafion을 대체할 수 있는 새로운 물질을 개발해 냈다. Layer-by-Layer 조립기술을 이용하여 우리는 우리가 개발한 막의 두께를 수 나노미터 두께씩 조절 할 수 있었다. 새로운 개발의 핵심은 기존의 Nafion에 비해 메탄올에 스며드는 정도가 반 정도밖에 되지 않으면서도 비슷한 부분 전도도를 보여 준다는 것이다. 새로운 물질을 평가하기 위해 MiT의 연구원들은 Nafion 막에 새로 개발된 Film을 코팅하여 DMFCs Cell에 적용하였으며 적용결과 DMFCs의 Power Output이 50%증가 되었다고 한다. Hammond 팀은 현재 Nafion이 새로이 개발된 물질에 의해 완전히 대체될 수 있는지에 대한 연구를 진행하고 있다고 한다. 또한 연구팀은 새로 개발된 물질이 광전변환 소자에도 적용될 수 있는지에 대해서 연구할 것이라 전했다. ACB

제조비용의 혁신적 절감
Sunrgi를 지원하는 7명의 파트너 중 한명인 Paul Sidlo는 다음과 같이 이야기 했다. “우리회사는 모든 것을 소형화 시켜왔습니다. 소형화는 생산비용 절감을 의미하죠. 소형화에 있어서의 큰 성공은 생산비용의 혁신적 절감을 의미합니다” 소형화를 통한 비용절감에 덧 붙여 Sidlo는 Sunrgi System이 부분적으로 수정된 컴퓨터 생산라인에서 생산될 수 있으며 이는 추가적인 비용절감을 가능케 할 것이라 강조했다. “앞서 말씀드린 비용적 장점을 이용하여 우리는 킬로 와트당 5센트라는 저렴한 가격의 전기를 제공할 수 있을 것입니다”라고 Paul Sidlo는 덧붙였다. 국립 재생에너지 연구소의 태양에너지 분야 전문가인 Diniel Friedman은 MIT에서 발간하는 The Technology Review라는 잡지의 기사를 통해 Sunrgi의 이러한 주장에 다음과 같이 언급했다. “다른 모든 연구자들이 현재 킬로 와트당 7센트의 전기를 공급하기 위해 연구하고 있습니다. 그것도 쉬운 일이 아니라고 생각들 하죠. Sungi가 그들이 말하는 것을 못할 것이라 단언 하지는 않겠습니다. 하지만 현재의 기술적 상황을 봤을때 그들의 주장은 설득력이 없다고 생각됩니다. 또한 기술적으로 가능하다 가정할지라해도 대규모의 생산시설을 갖춘 후에나 가능 할 것입니다. 현재로선 무리입니다”
효율적인 방열 구조의 필요성
Sunrgi의 주장에 부정적 입장을 표명하는 사람들은 Sunrgi가 주장하는 정도로 빛을 집속 시킬 경우 태양전지가 아세틸렌토치의 온도와 비슷한 1800도씨 정도까지 가열될 것 이라 지적한다. Sunrgi system은 과연 어떻게 효율적으로 열 관리를 할 것인가? Sunrgi의 파트너인 KRS Murthy에 따르면 생성된 열을 가능한 빠르게 배출 하는 것은 물론 매우 중요한 일이며 별도의 열 전달 장치, 공기와 액체의 대류 그리고 열 방사를 통해 Sunrgi System의 온도관리를 할 수 있을 것이라 한다. “우리는 이미 효과적인 열 방출에 대한 방법을 연구하고 개선해 왔습니다. 예를 들어 우리가 제작하는 모든 태양전지 모듈의 하판에는 유체가 흐르는 작은 챔버가 부착되어 있습니다. 이 챔버에는 열용량이 매우 큰 물질이 채워져 있으며 이 물질의 순환을 통해 태양전지 모듈에서 발생되는 열이 효과적으로 방출 됩니다. 이러한 구조를 이용할 경우 광전변환이 이루어지는 태양전지 모듈의 온도는 주면 온도에 비해 10~20도 정도 높은 온도로 유지 되지요, 이는 Sunrgi Sys
tem이 효과적으로 작동하는데 충분한 온도입니다”많은 전문가들이 아직은 Sunrgi의 주장에 의심을 품고 있으며 “보기 전까지는 못 믿겠다”라는 입장을 고수하고 있지만 Sunrgi의 “시간이 곧 말해줄 것이다”라는 입장은 단호하다. 현재 Sunrgi를 구성하는 7개의 펀드는 투자를 유치하기 위해 벤처 자본가들과 이야기하고 설득하는데 매우 바쁜 시간을 보내고 있다. ACB

Freedonia Group 연료전지 수요
2012까지 600%증가 예측.
클리브렌드에 위치한 시장조사기관인 Freedonia Group의 예측에 따르면 2007년 현재 미국 내 연료소비의 10%미만을 담당하고 있는 연료전지의 수요가 2012까지 향후 4년간 600% 가량 증가될 것이라 한다. Freedonia는 연료전지 소비량이 2012년 말에는 10억불에 이를 것이라 예측하고 있다. 또한 연구개발 투자, 마케팅, 등의 연료전지 관련 시장을 포함할 경우 2012년 연료전지 시장의 크기는 37억 달러에 이를 것이라 한다. 예측에 따르면 여러 종류의 연료전지 타입 중 시장을 선점하는 것은 메탄올 연료전지가 될 것이지만 결국 가장 큰 시장을 구성하는 것은 매년 40%이상의 성장이 예상되며 2012년에는 4.5억 달러의 시장규모에 이를 것으로 예상되는 발전용 연료전지가 될 것이라 한다. 발전용 연료전지 시장이 전체 연료전지 시장의 절반이상을 차지할 것이며 고체 산화물 연료전지의 효율 및 가격 경쟁력이 꾸준히 증가할 것으로 예측하고 있다. 보고서는 또한 휴대기기 및 자동차용 연료전지 시장에 대한 예측도 보여 주고 있다. 보고서에 따르면 휴대기기용 연료전지 시장의 경우 기존의 배터리에서 연료전지로의 급속한 대체가 이루어 질 것이며 이러한 빠른 변화는 기존 배터리의 성능을 훨씬 능가하는 연료전지의 개발 및 보급에 의해 재촉될 것이라 한다. 현재 프로토타입모델 개발정도에만 머물고 있는 자동차 관련 연료전지 시장의 경우 평균에 밑도는 속도로 성장할 것으로 예측되며 이는 자동차용연료전지에 사용되는 값비싼 백금촉매의 사용과 같은 비용적 측면과 함께 휘발유-전기 하이브리드 자동차의 높은 경쟁력 때문인 것으로 보인다. 하지만 현재 진행 중인 연구에 의한 기술적 진보와 비용절감을 통해 2017년경 까지 자동차용연료전지 시장의 커다란 성장을 본 보고서는 예상하고 있다. Fuel Cell Report는freedonia
group.com에서 4500$에 구입할 수 있다. ACB

Violet Fuel Cell Sitck 15kW/L
고체산화물 전지 개발
샌디에고에 위치한 친환경 기술 회사인 Violet Fuel Cell Company는 Stick형태의 새로운 연료전지를 개발했다고 발표 했다. 회사의 발표에 따르면 새로운 연료전지는 15KW/L의 높은 셀 밀도를 위해 매우 독특한 구조로 이루어져 있다고 한다. 회사에 따르면 새로이 개발된 막대기 모양의 고체산화물 연료전지는 그동안 다른 고체산화물 전지들이 상용화되는데 걸림돌이 되었던 많은 결점들을 극복 했다고 한다. 전문가들의 의견에 의하면 만일 Violet Fuel Cell Stick Inc.의 주장이 진실로 판명된다면 현재 4KW/L 고체산화물 전지 개발을 목표로 하고 있는 다른 고체산화물 연료전지 제조사들은 20년간 Violet Fuel Cell Company를 부러워하고만 있어야 할 것이라 한다. ACB

무기 EL, 발색순도 높게
나노결정 기판에 조사
플라스틱에도 막 형성
HOYA, 브라운관과 같은 고품질
HOYA는 차세대 디스플레이로서 기대되고 있는 무기EL(일렉트로 루미네센스)에서 발광재의 박막을 ‘나노결정’이라고 불리는 미세한 결정을 조사함으로써 형성하는 신기술을 개발했다. 발광에 방해가 도는 유기물을 사용하지 않기 때문에 브라운관처럼 고품질의 색을 재현할 수 있다. 무기EL은 유기EL에 비해 내구성이 우수하다는 특징도 있어 실용화에 한 발 가까워졌다.
새롭게 발광재로 이용한 것은 카드뮴과 셀렌의 화합물 반도체로, 이것을 입경이 2~6나노미터의 나노결정으로 만들었다. 결정사이즈를 바꿈으로써 폭넓은 색채를 발광할 수 있다.
이 결정을 이온화하여 기판에 조사, 막을 형성한다. 막을 형성할 때의 충격으로 결정을 만들 때 사용한 유기물이 제거되어 무기물만의 막이 된다.
종래는 나노결정을 용매로 녹여서 도포하여 유기물의 계면활성제가 잔류한다. 이것이 발광 상태에 악영향을 주었다. 또 유기물은 산화나 습기에 약해 전기가 통하게 되면 변성하는 특성이 있어 열화의 요인으로 알려져 있었다.
신기술로 만든 무기EL은 붉은 발색을 색도좌표라는 수치로 나타내면 0.60, 0.31, 색의 재현성이 우수한 브라운관의 0.63, 0.32와 거의 비슷하다. 유기EL과 비교한 경우 빛의 3원색 전부 발색 순도가 우수한데 특히 청색의 재현성이 높다.
새 방식은 막을 형성할 때의 온도가 섭씨 약 100도(종래 방법은 동 200도 이상)이면 되고, 플라스틱 등 내열성이 떨어지는 소재에도 직접 막을 형성할 수 있다.
앞으로 나노결정을 조사하는 방식이 무기 EL개발의 주류가 될 가능성이 생겼다.
차세대 디스플레이의 개발을 둘러싸고 유기EL이 선행하고 있지만, 열화되기 쉬운 유기물이 발광소자이기 때문에 휘도를 유지할 수 있는 시간이 무기EL에 비해 떨어진다고 한다. 무기EL은 클라레가 종래 방법을 활용하여 실용화를 위한 연구를 추진하고 있다. 일경산업

홀로그램으로 광소자 회로 제작
뉴글라스포럼 제조원가 낮춰
사단법인 뉴글라스포럼은 유리 내부에 순간적으로 광소자 회로를 만드는 기술을 개발했다. 홀로그램의 기술을 응용, 광통신의 고속화 등에 없어서는 안 될 광소자의 제조원가를 대폭 낮출 수 있다. 이르면 2~3년 후에 실용화를 전망할 수 있다.
홀로그램으로 그린광도파로라고 불리는 배선을 펨트초레이저라고 하는 극히 단시간의 발광을 반복하는 레이저 빛으로 유리 내부에 인화한다. 일 초도 되지 않았는데 입체적인 회로 전체를 형성할 수 있어 종래의 방법에 비해 2만 배 이상 고속이 된다. 일괄하여 회로를 만들기 때문에 회로의 정도(精度)도 10배 이상 향상, 회로를 따라가는 빛도 잘 새어나오지 않게 된다.
이 홀로그램은 홀로그램 설계의 개량 등으로 회로제작에 성공했다. 실제로 유리 내부에 굵기가 4마이크로미터이고 길이가 2밀리미터의 직선상의 도파로나 직경 3.8밀리미터의 원형도파로를 제작. 깊이를 달리한 점을 늘어놓고 입체적인 가공이 가능하다는 것도 확인했다.
종래는 레이저광을 렌즈로 모아서 점을 가공해 왔다. 제작에 몇 시간에서 하루 이상이나 걸렸다.
신기술은 광통신이나 광컴퓨터에 사용하는 소자만이 아니라 방오센서 등 폭넓은 응용을 기대할 수 있다. 일경산업

연료전지 세퍼레이터
마그네슘 합금으로
카사타니 원가 1/10 이하
금속프레스 가공의 카사타니(大阪市, 사장 笠谷勝美)는 연료전지의 기간부품인 세퍼레이터를 마그네슘 합금으로 제조하는 기술을 개발했다. 마그네슘의 난점이었던 산에 약한 성질을 표면에 복수층의 도금을 도포함으로써 극복. 프레스에 의한 표면가공을 가능하게 하여 제조원가를 종래의 탄소소재와 비교하여 10분의 1이하로 낮출 수 있다고 한다.
세퍼레이터는 연료전지의 플러스와 마이너스 전극을 끼우는 부재. 두 극 사이에서 발전의 기초가 되는 전자를 교환, 수소와 산소가 섞이는 것을 막는다. 탄소소재가 사용될 경우가 많은데, 산소 등의 유로(流路)를 가공할 때에 소재가 잘 갈라진다는 문제점이 있었다.
카사타니는 마그네슘이 경량이며 가공하기 쉽다는 점에 주목. 프레스 가공으로 유로를 표면에 파서, 원료 대비 생산량의 향상으로 양산을 가능하게 했다. 마그네슘 합금의 세퍼레이터는 한 장 당 약 천 엔으로 평균 2만~3만 엔 정도하는 탄소소재에 비해 가격을 낮출 수 있다. 두께도 종래의 5분의 1로 연료전지의 소형화로 이어진다. 올해 안에 일본 내 자동차 메이커에 샘플출하를 한다.
연료전지 내부를 채우고 있는 전해질은 강한 산성으로 산에 약한 마그네슘은 세퍼레이터 소재에는 적합하지 않다고 여겨져 왔다. 카사타니는 금 등으로 마그네슘의 표면에 빈틈이 없는 복수의 도금층을 만들어 내식성을 부가했다. 일경산업

산화철로 ReRAM소자
松下, 2012~13년 실용화
고속·미세화 용도
松下電器産業은 전기를 꺼도 정보가 삭제되지 않는 차세대 불휘발 메모리 소자를 개발했다. ‘ReRAM(저항변화식 메모리)’라고 하는 것으로, 산화철을 사용하여 실현하고 동작을 확인했다. 다른 재료에 비해 저항 변화가 거서 고속화·미세화에 적합할 것으로 보고 있으며, 2012~2013년 무렵의 실용화를 목표로 개발을 진행하고 있다.
사용한 소재는 산화철. 전압을 가함으로써 일어나는 상전이에 따라 전기저항이 최대 10만 배 이상으로 크게 변화한다는 것에 주목했다. 저항 값의 변화를 데이터의 기록으로 바꾸면 ReRAM을 실현할 수 있는데, 산화철은 저항변화가 크기 때문에 소자를 작게 하거나 고속화하기 쉬울 것으로 보인다.
회로 선폭 180나노미터의 반도체 제조 프로세스와 철을 성막하는 기술을 조합시켜서 실제로 메모리 소자를 시작했다.
이 소자를 사용하여 실험한 결과, 1억분의 1초라는 짧은 시간에 전압을 가하기만 하면 저항 값이 몇 배 변화한다는 것을 알알 수 있다. 3만 회 이상의 재기록 내성이 있다는 것도 확인할 수 있었다. 또한 아연을 가함으로써 불휘발성을 높일 수 있어, 데이터를 2천 시간 유지할 수 있었다.
기초연구 단계에서 개발을 진행하면서 기대할 수 있는 성능이 나타났다고 한다.
앞으로는 소자 레벨에서 신뢰성과 동작원리 등의 검증을 진행하는 이외에 반도체 프로세스와의 종합성 등 칩 제조를 위한 기술 개발도 진행할 생각이다.
松下는 반도체 사업으로 시스템 LSI를 다루고 있으며, 그중에는 SRAM이나 불휘발성 메모리에 후래쉬 메모리가 혼재하는 칩도 포함하고 있다. 松下는 ReRAM가 혼재 메모리를 대체할 수 있으리라 보고 노력하고 있다. 후래쉬 메모리는 전압을 높이는 주변 회로를 작게 할 수 없고, SRAM은 누전 전류가 크다는 결점이 있어 미세화를 진행하는데 문제를 안고 있다.
▼ReRAM : 전원을 꺼도 데이터가 소멸되지 않는 불휘발성 메모리의 일종. 전압을 가하면 저항값이 크게 변화하는 재료를 소자로 채용하여 저항의 차이를 「0」「1」에 대응시켜서 메모리로 사용한다. 같은 불휘발성 메모리인 후래쉬 메모리에 비해 고속이며, 다른 타입의 차세대 불휘발성 메모리보다 구조가 단순하여 고집적화에 적합하다. 샤프와 소니, 한국의 삼성 전자 등이 개발에 참여하고 있다. 일경산업

자외선 LED
발광강도 6배
NTT의 物性科學基礎硏
반도체의 결정면 개량
유해물질의 무해화에 길
NTT의 物性科學基礎硏究所는 자외선을 발하는 발광 다이오드(LED)의 발광 강도를 6배로 높이는데 성공했다. 반도체를 성장시키는 결정의 표면을 다른 면으로 바꿈으로써 빛을 외부로 꺼내기 쉬워졌다. 자외선 LED는 다이옥신이나 폴리염화비페닐(PCB)등 유해물질을 빛으로 무해화하는 방법에 대한 응용이 기대되고 있다. 4~5년 후의 실용화를 목표로 하고 있다.
자외선 LED에 사용하는 질화알루미늄 반도체를 개량했다. NTT의 嘉數誠 주간 연구원 등은 반도체의 발광하는 결정면을 바꾸면 이론상, 발광강도가 높아진다는 것을 밝혀냈다.
탄화규소 기판에 질화알루미늄을 성장시킬 때, 결정구조인 6각주가 수직방향으로 뻗도록 성정시켰다.
시작한 질화알루미늄 반도체에 레이저를 사용한 여기광을 쏘인 결과, 종래에 비해 6배나 강한 발광을 확인할 수 있었다. 이 반도체에 마그네슘이나 규소 등을 첨가함으로써 발광강도가 높은 자외선 LED을 실현할 수 있으리라 보고 있다.
NTT가 실용화를 목표로 하는 자외선 LED는 파장이 200나노미터로 화학물질을 분해하는 작용이 강하고, 다이옥신 등을 무해화 처리하는 장치의 광원으로 기대되고 있다 현재, 광원으로 사용되고 있는 수은램프에 비해서 수명이 길고, 폐기 시에 유해한 수은을 사용하지 않기 때문에 환경부하도 적다. 단, 발광강도가 낮다는 것이 과제였다.
이론적으로는 25배까지 발광강도는 높아지리라 생각되고 있어 앞으로는 결정품질을 높이는 일 등에 주력할 것이다.
NTT는 재료나 제조기술을 개량함으로써 실용 레벨의 자외선 LED를 개발하여 4~5년 후에 실용화할 계획이다. 일경산업

적색LED 밝기 5배로
日立電線
日立電線은 자사의 종래 제품보다 약 5배 밝은 적색 발광 다이오드(LED)를 개발했다. 칩에 금속반사막을 추가하여 칩 안에서의 빛에 대한 손실을 낮췄다.
새로 개발한 LED는 1와트 당 65루멘. 칩 기판과 발광층 사이에 금속반사막을 두어, 발광층에서 나온 빛이 기판에 흡수되지 않도록 했다. 종래는 1와트 당 12루멘이 최고로 올 6월에 실용화 될 계획이다.
보다 적은 LED칩으로 같은 밝기를 확보할 수 있기 때문에 디자인의 자유도가 높다. 녹색과 청색 LED와 조합시켜서 액정용 백라이트의 광원으로서 이용을 기대할 수 있다고 한다. 일경산업

턱뼈 보강에 인공뼈
MMT임플란트 치료용
의료기기개발의 엠엠티(MMT, 大阪市, 사장 眞崎修)는 지금까지 골절 치료 등에 사용되었던 인공뼈를 인공치근을 메우는 임플란트치료를 할 때 턱뼈를 보강하는 인공뼈로 판매를 개시할 방침이다. 미세한 구멍의 작용 등으로 잡균의 번식을 억제. 잡균이 많아서 종래의 인공뼈에서는 이용이 어려웠던 입 근처의 치료에도 사용할 수 있다고 한다. 지금까지 턱뼈가 약해져서 임플란트를 사용할 수 없었던 사람도 쉽게 이용할 수 있게 된다.
이 인공뼈는 사람 뼈의 주성분과 같은 하이드록시 아파타이트로 만든 세라믹스. 코바렌트 메터리얼(구 東芝세라믹스)과 공동 개발했다. 턱뼈용으로서 임상실험에서 안전성 등을 확인한 상태로, 내년에 厚生勞動省에 승인을 신청한다.
체내의 뼈에 파묻히면 무수하게 비어 있는 구멍에 혈액이나 세포 등이 스며들어 2,3개월 후에는 자기의 뼈와 일체화한다. 뼈는 가는 통로로 연결되어 있어 잡균번식을 막는 면역계의 세포도 작용하는 것으로 보인다. 廣島大學에서 실시한 23가지 임상실험에서는 감염 등의 문제는 일어나지 않았다.
치과영역에서는 잡균이 인공뼈에 붙어서 감염을 일으키기 쉬웠다. 일경산업

저유전성의 이산화규소
豊田通商 전자 기판용 개발
豊田通商은 아도마텍스(愛知縣 三好町), 太陽化學과 공동으로 저유전성의 이산화규소(SiO2) ‘아도마폴라스’를 개발했다. 전자기판 등에 섞어서 사용하는 것으로, 고주파 영역에서의 회로로 인한 전기손실을 억제한다. 휴대전화나 차량용 전자기판 등의 용도로 4월에 발매, 3~4년 후에 수십억의 매상고를 전망한다.
이 제품은 나노미터 크기의 구멍이 규칙적으로 있는 다공질 소재. 공기를 내포하기 때문에 유전율은 보통 SiO2의 약 반인 약 1.64. 전자기판이 통신속도 향상과 소형화가 가능하게 된다.
다공질의 SiO2를 합성하는 기본기술은 早稻田대학과 豊田중앙연구소(愛知縣 長久手町)이 개발. 도요타 자동차 관련 회사에서 세라믹스 소재 등을 개발하는 아도마텍스가 전자부품을 위한 응용기술, 태양화학이 양산화 기술을 담당했다. 일간공업

日立과 日立粉末冶金
납이 없는 유리
봉착재용
바나듐 사용하여 도전성 갖게
日立製作所와 日立粉末冶金은 공동으로 유리나 세라믹스, 금속끼리 접착하는 봉착재용으로 납을 포함하지 않는 신소재 유리를 개발했다. 안정공급이 가능한 바나듐을 주원료로 하고, 유리에 최초로 전자도전성을 갖게 했다. 유럽 특정유해물질규제(RoHS)의 발포로, 봉착용유리는 납에서 비스마스계 재료로 이행하고 있다. 이들을 대체하는 값싼 고기능 유리로서 日立粉末冶金이 올해 안에 사업화할 계획.
개발한 유리는 비스마스에 비해 60~80배의 매장량을 가진 값싼 바나듐에 인을 섞은 소재. 비중은 종래의 납, 비스마스계 유리의 반으로 가볍다. 전기특성을 제어할 수 있기 때문에 대전을 방지하는 피복재 등으로서도 사용할 수 있다. 통상의 투명한 유리에 대해 흑색이지만, 적외선을 통과하므로 제품검사 등은 가능하다고 한다.
지금까지 바나듐계유리는 흡습성이 높아 대기 중의 수분으로 녹아 버리는 등 실용화에 문제가 있었다. 두 회사는 재료의 조성을 조정하여 물 분자의 영향을 잘 받는 층상에서 3차원 구조로 유리의 구성을 바꿔 봉착부의 기밀성과 내습성을 향상. 비스마스계보다 낮은 420~450℃정도에서 유리나 금속, 실리콘 등 여러 가지 재료를 손쉽게 접착할 수 있다. 유리봉착재는 유리를 고온에서 부드럽게 하여 브라운관인 조명기구, 반도체 등 전자부품에 접착제로서 사용되고 있다. 일간공업

나노입자 간편한 새 제법
반도체 제조 장치를 활용
미지의 합금제작도
大阪大와 名大가 개발
大阪大學의 桑畑進 교수와 名古屋大學의 鳥本司 교수 등은 직경 몇 나노미터의 입자를 만드는 신기술을 개발했다. ‘이온액체’이라는 특수한 화합물과 반도체 제조 장치를 활용, 순금속의 입자 이외에 제작이 어려웠던 금과 은의 합금나노입자도 만들 수 있었다. 미지의 합금을 만들 수 있는 이외에 촉매재료의 저가 합성에 도움이 될 가능성이 있다고 한다.
실온에서는 액체로 진공 속에서도 증발하지 않는 화합물인 이온액체와 반도체 제조에 사용하는 스팩터링 장치를 활용했다. 스팩터링 장치는 아르곤이온 등의 입자를 원료의 덩어리(타깃)에 부딪게 해서 원료를 깨뜨려 반도체 기판 위에 쌓이도록 하는 장치로 이번에는 진공용기 속에 이온액체를 넣은 용기를 넣었다.
타깃에서 깨져 나온 원료의 원자는 이온액체 속에서 응집하여 나노입자가 된다. 금이나 은, 백금, 팔라듐 이외에 금은합금의 나노입자도 제작하는데 성공했다. 아르곤이온이 튀는 속도, 이온 액체의 종류,온도 등을 달리하면 입경을 2나노 - 십 수 나노미터의 범위에서 컨트롤할 수 있다. 입경의 오차는 약 15%정도 라고 한다.
나노입자를 이온액체에서 추출할 때에는 물을 섞어서 물속으로 옮기거나 탄소계 재료를 담가서 흡착시키거나 하면 좋다고 한다. 앞으로는 다른 원소가 지금까지 없었던 조성의 합금의 경우도 나노입자를 만들 수 있을지를 실험해 나갈 것이다.
일반적으로 나노입자의 제조에는 화학반응을 이용한다. 복수의 공정을 거친 후, 불순물을 제거할 필요도 있다. 새 제법은 만들 나노입자와 같은 조성의 타깃과 이온액체만 사용하면 된다.
모든 공정을 통해서 나노입자를 지금까지보다 싼값에 비교적 고르게 만들 수 있게 될 것으로 보고 있다. 예를 들면, 연료전지로 사용하는 촉매용 백금이나 팔라듐의 나노입자도 싸게 만들 수 있다고 한다. 연구는 과학기술진흥기구(JST)의 프로젝트로 실시했다. 일간공업

진공단열재 판매
旭화이버글라스 심지 재료부터 일괄 생산
旭화이버글라스(東京都 千代田區, 사장 狐塚章)은 진공단열재의 제조·판매 사업을 본격화한다고 발표했다.
글라스울 메이커로서의 노하우를 살려 단열성능이 높은 진공단열재 ‘빕에스’를 제품화했다. 가정용 전기냉장고, 자동판매기나 냉동식품 보냉박스 등의 용도로 판매한다. 가격은 개별적으로 차등이 있다.
심지재료로 사용하는 글라스울 섬유를 마이크로미터 단위로 조정하여 일반 진공단열재에 비해 단열성이 높으며 두께를 얇게 했다. 湘南工場(神奈川縣 寒川町)에 설비를 도입하여 심지재료인 글라스울부터 일괄 생산한다는 강점을 살려서 생산해 나가고 있다.
이 회사는 이산화탄소(CO2) 삭감에 공헌할 고성능 단열재 시장이 확대되리라 보고 진공단열재의 제조를 시작했다. 앞으로 종래의 주력이었던 주택, 건설 분야에서 사업을 확대하여 종합단열재 메이커로서 다양한 요구에 대응해 나갈 계획이다. 일간공업

백금 나노디스크 제작
關西大·宮崎大가 3나노미터 두께
연료전지용 촉매 등에 활용
 關西大學 화학생명공학부의 川崎英也准 교수, 宮崎大學의 木島剛 교수 등은 용액 속에서 두께 3나노미터의 백금나노디스크를 제작했다. 백금촉매로 사용할 경우, 입자상에 비해 백금을 얇게 할 수 있어 백금 사용량의 삭감으로 이어지는 이외에 용액은 반복해서 사용할 수 있다는 이점이 있다. 연료전지용촉매, 자동차 배기가스정화용도, 의약·유지제조의 촉매로서 활용을 전망한다.
실험에서는 계면활성제(C16TAOH)와 염화백금산의 용액에 흑연 기판을 약 30분 담갔다. 그러자 흑연기판과 용액계면으로 계면활성제와 염화백금산의 복합체 형성으로 직경 5나노~10나노미터의 화이버상 자기집합체가 생성되었다.
흑연기판을 꺼내고 순수(純水) 속에서 화이버 안의 염화백금산을 25℃에서 약 10분 환원하자 직경 5나노~10나노미터의 디스크상 백금이 화이버 위에 고분산 상태로 만들어진다는 것을 알았다. 흑연기판의 화이버에 백금이온이 붙자 용액 바닥에 가라앉아 있는 고체에서 백금이온이 공급되어 용액은 다시 사용할 수 있다.
환원은 계면활성제와 염화백금산의 용액 속에서도 가능하지만 용액 속의 백금이온도 환원되어 백금 덩어리가 생겨 백금이온의 대부분이 쓸모없게 되고 용액의 재이용도 불가능하다. 백금 나노디스크 생성 후에 과잉된 계면활성제를 제거하기 위해 유기용매로 기판 표면을 세정하는데, 디스크는 안정적이다. 계면활성제가 없어져도 백금 나노디스크는 실온에서는 안정적이어서 온도가 올라갔을 경우의 형태보존은 유기물에서의 보호 등을 생각할 수 있다고 한다. 일간공업

東北大
양자암호통신의 중계 기술
빛에서 전자로 변환 성공
東北大學 전기통신연구소의 小坂英男 准 교수 등은 절대적인 안전이 보증되는 차세대 양자암호통신으로 통신거리를 확장하는 「양자중계기」의 실현을 위한 기초기술을 개발했다. 통신에 사용하는 양자상태의 광자를 연산에 필요한 양자상태의 전자로 1대 1로 전사하는 변환기술로 정보를 원할 때에 꺼낼 수 있게 된다. 10~
20년 후에라도 양자중계기가 실현되면 현재 대비 10배 이상인 1000킬로미터 정도까지 통신거리라 연장할 수 있다.
알루미늄 갈륨비소에 우물(井戶)폭 11나노미터의 칼륨비소를 끼운 양자 우물 구조의 소자를 제작, 이 소자에 자장을 가해서 생기는 두 개의 에너지 상태 가운데 하나를 선택적으로 여기시킴으로써 가제였던 전자와 공자(孔子)의 뒤엉킴을 해소했다. 이러한 연구로 빛의 위상정보를 전자스핀의 위상정보로 전사할 수 있었다.
이것은 과학기술진흥기구(JST) 연구프로젝트의 성과이다. 일간공업

유기분자 절연체
理硏, 자장(磁場)을 가해 금속으로
초전도의 구조 해명으로 연결
理化學硏究所는 유기분자의 절연체가 초전도 상태를 거쳐 금속으로 변화하는 모습을 실험으로 관측했다. 강한 자장을 가함으로써 절연체에서 금속으로 스위치시킬 수 있었다. 초전도의 구조의 해명으로 이어질 것이라고 한다.
중앙연구소의 靑水康弘 전 기초과학특별연구원, 加藤禮三 주임연구원, 秋元彦太 나노사이언스 연구원 등에 의한 성과로 미국 과학잡지 PRL 최신호(전자판)에 발표했다.
연구팀은 특별한 자성을 가져 전자가 움직이지 않는 절연체(모토 절연체)의 화합물을 개발했다. 이 결정에 압력을 가해 전자 사이의 거리를 좁히면 절연체에서 금속으로 변화한다는 것을 밝혀냈다. 또 마이너스 268℃까지 냉각하자 초전도가 발생했다. 일간공업

병의 치료점(治療点) 화상표시
目黑이 검출시스템 개발
目黑(堺市 東區, 사장 目黑一八)은 병의 증발이나 변화에 의해 몸의 표면에 나타나는 몽색(蒙色, 치료점)을 화상으로 비추는 ‘생체반사광 미약 차이부분 검출 시스템’을 개발했다. 숙련된 사람의 경험과 감에 의존해 왔던 치료 부분을 용이하게 특정하여 침뜸이나 레이저빛 등에 의한 효율적인 치료를 가능하게 한다. 올 봄에 발매했으며 가격은 시스템 하나가 약 150만 엔. 일본 내의 의료기관이나 동양의학에 간심이 높은 유럽과 미국 시장을 상대로 첫해 100대 정도의 판매를 목표로 한다.
몽색은 자극을 가함으로써 병상의 개선을 기대할 수 있는 부위. 동양의학에서 말하는 경혈(급소)이나 직접 몸에 전압을 가해서 검사하는 반응점과 공통된다. 이 회사 메디컬 사업부가 01년에 몽색을 비접촉으로 표시하는 화상처리 소프트를 개발, 디지털 카메라나 컴퓨터의 성능향상을 배경으로 시스템을 완성하여 關西 지구의 침뜸 학교 등에서 실증실험을 거쳐 실용화의 길을 마련했다.
이 회사는 현재의 정지화상에 의한 검출에서 실시간 치료를 목적으로 한 동영상에 의한 소프트 개발도 하고 있다. 관련 기술은 특허출원 중으로 중소기업 신규 사업 활동 촉진법에 기초하여 大阪府의 07년도 경영혁신계획의 승인을 받았다. 일간공업

아이테크
노면 온도의 상승 억제
세라믹스 블록 개발
아이테크(東京都 東村山市, 사장 柳田覺)는 높은 흡수·보수기능을 가진 세라믹스 블록 ‘ECB(에코브)’를 개발하여 발매했다. 노면 하층의 수분을 흡수하여 증발시킴으로서 노면 온도의 상승을 억제할 수 있다. 히트 아일랜드 현상의 완화 등에 대한 기여를 전망할 수 있다. 최소 사이즈는 폭 97밀리×높이 60밀리×깊이 197밀리미터로 3.3㎡당 설계가격이 9500엔. 연간 3억 엔의 매상을 목표로 한다.
비가 온 뒤, 노상에 고인 빗물을 흡수한다. 신제품은 종래 20~30%였던 흡수율을 독자의 제법으로 약 100%까지 높이는데 성공했다. 흡수한 수분을 증발시킴으로써 ‘물뿌림’과 같은 효과를 얻을 수 있다고 한다. 이 회사의 실험에 따르면 물을 뿌린지 4일 후의 아스팔트와 이 제품의 표면온도에는 15℃의 차가 있어 신제품의 온도상승 억제효과가 실증되었다고 한다.
또 다공질 구조로 내부에 물을 담는 보수력은 종래의 투수(透水) 콘크리트의 약 3배. 하수도나 하천에 흐르는 물의 양을 일시적으로 경감하여 “도시형 홍수대책에도 효과를 발휘하지 않을까”(柳田사장)라고 기대하고 있다. 일간공업

배기가스 정화용 촉매
귀금속의 양·원가 70% 삭감
新日鐵매터리얼즈
 新日鐵매터리얼즈(東京都 千代田區, 사장 石山照明)는 귀금속의 사용량과 원가를 각각 70% 이상 삭감할 수 있는 배기가스 정화용 촉매재료를 개발했다. 철계 산화물을 나노레벨에서 복합 결정 조직화함으로써 지금까지 이상으로 효율적으로 촉매효과를 발휘할 수 있도록 했다. 그 결과, 백금을 전혀 사용하지 않고 조건에 따라서는 로듐의 사용도 제로로 할 수 있게 되었다.
이 회사에서 촉매재료의 개발은 처음. 우선은 오토바이 정화장치용으로 공급할 계획으로, 현재 오토바이 메이커에 샘플 출하 중. 이르면 2년 내에 채용, 양산화할 것을 목표로 하고 있다. 앞으로는 디젤엔진 등 자동차에 대한 적용을 시야에 두고 있다.
현재의 촉매는 알루미늄계 산화물의 표면에 구가의 백금, 팔라듐, 로듐의 귀금속 미립자를 표면에 분산시키고 있다. 이 회사에서는 알루미늄계 산화물 대신에 철계 산화물을 채용하고, 알칼리 토류(土類) 금속을 첨가. 나노 레벨에서 복수의 다른 상을 조합시켜서 촉매활성을 향상시켰다. 구체적인 메커니즘은 공동 개발한 新日本製鐵 등과 현재도 해명 중. 오토바이의 운전조건에 따라서는 가장 고가인 로듐도 사용하지 않아도 되는데, 그럴 경우에는 원가를 90% 삭감할 수 있다고 한다. 일간공업

전류로 자성체의 스핀 반전 
차세대 소자에 응용
 理硏 등 발견
理化學硏究所의 外村彰 그룹디렉터 등은 차세대의 스핀트로닉스 소자로 응용할 수 있는 새로운 동작원리를 발견했다. 전류로 자성체의 스핀의 방향을 자유자재로 바꿀 수 있는 기술로 외부에서 미약한 자장을 가함으로써 최초로 실현했다. 하드디스크(HD)의 기록기술 등에 사용할 수 있다. 미국 과학잡지 APL에 발표했다.
HD등의 자기기록소자는 자성체 안의 스핀의 정렬(자화, 磁化)를 변화시켜서 정보를 기록한다. 통상은 소자의 외부에서 자장을 가해 자화를 반전하는데, 연구팀은 자성체에 전류를 보내어 스핀의 흐름을 만들어 자화를 잘 제어하여 반전시키는 방법을 확립, 이론을 실증했다.
실험에서는 철과 니켈의 합금인 파마로이의 가는 선에 미약한 자장을 가한 상태에서 펄스 전류를 보내면, 자화가 반전한다는 것을 확인했다. 또 투과형 전자현미경에 의한 관찰로 자화가 반전할 확률이 자장의 크기나 방향에 따라 다르다는 것을 밝혀냈다.
理硏프론티어연구시스템의 戶川欣彦 연구원, 大谷善近 팀리더, 木村崇 객원연구원 등의 성과로 日立하이테크필딩(東京都 新宿區)도 협력했다. 일간공업

티탄 함유 광촉매 + 금속 나노 촉매
과산화수소를 효율적으로 합성
大阪大가 기술개발
大阪大學 대학원 공학연구과의 山下弘巳 교수, 森浩亮 조교수 등은 나노세공공간을 가진 제올라이트 등의 골격 안에 티탄을 함유한 싱글사이트 광촉매를 이용한 금속나노입자촉매를 개발한다. 이것을 환경부하가 낮은 산화제인 과산화수소의 합성이 뛰어난 금속나노입자촉매의 개발로 연결시킬 생각이다.
앞으로는 금속나노입자촉매와 싱글사이트 광촉매를 활용한 원포트(하나의 반응용기 안)합성법의 개발로 이어나간다.
싱글사이트광촉매는 나노세공 공간을 가진 제올라이트나 실리카에 티탄을 함유한 광촉매. 일반적인 이산화티탄광촉매에 비해 전자와 정공의 보족사이트가 인접해 있고 광촉매의 반응도 다르다.
싱글사이트광촉매인 티탄함유 제올라이트와 팔라듐(Pd) 나노입자 원료의 혼합액에 자외광을 조사하여 팔라듐나노입자를 합성했다. 그러면 입자 지름이 약 2나노미터인 균일한 Pd입자를 얻을 수 있다.
Pd입자를 담지한 티탄함유제올라이트를 이용하여 용액 속에 수소와 산소를 버블링하여 과산화수소를 접합 합성할 수 있었다. 종래의 금속염 수용액에 티탄함유 제올라이트를 담그는 함침법으로 Pd촉매를 담지한 것에 비해 과산화수소 접합 합성능은 약 2배로 높았다.
앞으로는 조사하는 빛의 강도와 파장을 변화시켜서 석출되는 나노입자의 사이즈와 형태를 제어해 나갈 계획이다. 또 금속나노입자 촉매 위에서의 과산화수소 합성과 싱글사이트 촉매 위에서 과산화수소를 산화제로 한 유기물의 선택적 산화반응을 실시하여 원포트에서의 고효율 선택성을 가진 합성을 실현시킬 계획. 일간공업

원자가 평평한 산화철
京大 등 새 구조 발견 자석 등 응용에 기대
京都大學과 프랑스의 대학 등 국내외 연구팀은 철을 포함하는 새로운 개념의 철산화물을 발견했다. 종래의 철산화물은 모두 철과 산소가 둥근 모양을 한 입체구조를 취하는 것이 기본. 새 물질은 그물 같은 평평한 구조로 통설을 뒤집는 것이라고 한다. 강력한 자석이나 획기적인 초전도 재료에 길을 여는 성과이다.
스트론튬이라는 원자를 포함하는 철산화물을 섭씨 300도에서 탈수제와 반응, 산소를 조금씩 빼내는 실험에서 발견했다.
새로운 철산화물은 철 원자의 주위를 산소원자 4개가 정방형이 형태로 둘러싸서 모든 원자가 같은 평면 위에 늘어서 있다.
‘평면사배위(平面四配位)’라고 하는 구조로 스트론튬과 철, 산소원자가 미소한 균형을 유지한다. 산소를 흡수하지 않으면 안정적으로 존재한다고 한다.
통설에 따르면 철산화물의 내부에서는 철 원자를 둘러싼 산소원자는 사면체나 팔면체, 피라미드형과 같은 입체구조를 갖는다고 여겨져 왔다.
지금까지 알려지지 않았던 형태인 만큼 연구팀은 강력한 자석이 될 가능성이 있다고 보고 해석을 서두르고 있다. 일간공업