리튬전지 세퍼레이터
용도별로 생산
차량 탑재용으로 건식법 도입
旭化成은 리튬이온전지 주요 부재인 세퍼레이터로 차량 탑재를 위한 전지용으로 다양한 생산방식을 도입하여 폭넓은 제품을 공급할 체제를 갖춘다. 얼마 전 종래의 습식법과 함께 생산원가가 낮다고 알려진 건식법으로 생산하는 세미커머셜 플랜트를 완성했다. 상세한 내용을 공표하지 않았지만 도공(塗工) 타입과 다층 타입도 건식법과 마찬가지로 개발이 진행되고 있다. 모두 고객의 요구에 따른 전방위 전략으로 차량용 분야에서도 최고 점유율을 목표로 하고 있다.
이 회사가 다양한 생산방식을 도입하는 이유는 차량 탑재용 대형전지와 종래의 소형전지는 세퍼레이터에 요구되는 특징이 다르기 때문이다. 휴대전화 등에 탑재된 소형전지에서는 얇기가 중시되어 습식법이 주류였다. 차량 탑재용은 안전성과 원가의 양립이 우선되므로 생산법은 습식법으로 한정될 필요가 없다고 보고 있다.
건식법의 세미커머셜 플랜트는 하이포어 守山工場(滋賀縣 守山市)에 설치했다. 투자액은 비공개. 이 공장은 새로운 타입의 세퍼레이터 개발의 중심으로, 내구성을 부여한 도공 타입과 복수 기능을 갖춘 다층 타입도 개발하고 있다. 현재. 이 회사의 세퍼레이터는 점유율이 세계 최고이므로 사용자와의 관계도 밀접하여 새로운 요구를 재빨리 수집할 수 있어 개발에 살릴 수 있다고 한다.
세퍼레이터는 플러스극과 마이너스극을 분리하는 막으로 막에 있는 미세한 구멍이 플러스・마이너스극 사이의 리튬이온의 이동을 조정한다. 구멍을 뚫을 때에 용제를 사용하는 방법을 습식, 사용하지 않는 방법을 건식이라고 한다. 건식법은 생산 공정이 적어 일반적으로 원가 면에서 유리하다고 알려져 있는데, 습식법은 1라인에서의 생산량이 많다. 필요한 기능과 양에 따라 적절한 생산방법은 달라질 듯하다.
습식법도 기술개발을 계속하고 있어 2013년 봄에는 약 60억 엔을 투자하여 연 생산 5000만 평방미터의 새 라인을 가동한다. 이 라인은 1계열 당의 생산 규모가 세계 최대가 될 전망. 일간공업

고순도 알루미나 제조 설비
淸水의 능력증강 완료
日本輕金屬은 淸水공장(靜岡市)에서 행한 고순도 알루미나 제조설비의 능력증강을 완료했다. 증설한 설비는 지난 10월부터 본격 가동하였고, 고순도 알루미나의 생산능력은 연 생산 300톤에서 동 1000톤으로 늘어난다. 고순도 알루미나는 발광다이오드(LED)의 사파이어 기판의 원료로 문의가 급증. 능력 증강으로 수요 증가에 대응한다.
淸水공장의 능력 증강은 2010년 9월에 결정되었고, 1년에 걸쳐 공사를 해 왔다. 투자액은 약 23억 엔. 고순도 수산화알루미늄 제조 라인, 소성로・부대설비 등을 건설했다. 고순도 알루미나는 지금까지 세라믹스의 원료나 형광재료 등으로 사용되었고, 최근에는 LED 사파이어 기판의 원료로서 수요가 급속히 확대되고 있다. 이번의 능력 증강으로 일본 내외의 사파이어 메이커에 대한 공급력이 높아진다. 일간공업

슈퍼캐패시터 성능 평가 기준 확립에 대한 필요성
슈퍼캐패시터 혹은 울트라캐패시터라 불리는 전기화학 캐패시터(콘덴서)는 많은 양의 에너지를 빠르게 전달할 수 있는 능력 때문에 에너지 저장 관련하여 지난 10년간 많은 관심을 받아오고 있다. 이에 반해 배터리는 많은 양의 에너지를 저장할 수 있지만 전달 속도가 느리다.
Science지 논문에 의하면, Gogotsi박사와 Simon박사는 최근 몇몇 논문에서 배터리의 에너지 밀도와 비교해 전기화학 콘덴서의 에너지 밀도가 비슷하거나 더 뛰어나다고 보고 있다고 전한다. 그들은 성능 평가에 대하여 비교할 때 주의를 기울여야 한다고 경고한다. 그들은 “몇몇 측정은 연구자들의 이론을 잘 부합하기도 하지만 실제 디바이스 성능에서는 보통 수준일 수 있기 때문에 중요하다“고 말한다.
에너지 저장기기는 저장 수용력인 에너지 밀도에 대한 충전과 방전의 비율인 출력밀도의 관계를 나타내는 Ragone plot 그래프를 이용하여 비교한다. 밀도는 보통 무게에 대하여 표현되지만, Gogotsi박사와 Simon박사는 기기 안의 다른 성분들의 무게 역시 밀도 계산에 포함되어야 하기 때문에 밀도로 비교하는 것이 정확하지 않을 것이라 생각하였다. 기기는 리튬 이온 배터리와 같이 current collector, electrolyte, electrode, separator, binder, connector, 그리고 packaging으로 이루어져 있다.
탄소 전극은 보통 전기화학 캐패시터 전체 무게의 30%를 차지하는데 이것은 1킬로그램의 탄소당 20W/h의 에너지 밀도가 1킬로그램의 cell당 5W/h로 전환한다는 의미이다. 그러나 탄소전극이 얇고 가벼워질수록 에너지밀도는 점점 줄어들 것이다. 예를 들면, 보통 전극과 같이 탄소로 만들어진 전극이 10배 얇아지거나 가벼워진다면 에너지 밀도는 1/3정도 감소하여 킬로그램당 5W/h에서 킬로그램당 1.5W/h로 줄어들 것이다.
Gogotsi박사와 Simon박사는 부피에 따른 에너지와 출력 밀도 비교는 전기화학 캐패시터 성능 평가 기준의 불확실함과 혼란을 제거할 것이라 주장한다. 나노물질은 많은 전해질의 양에 의해 매우 낮은 충전밀도를 갖고 이에 따라 충전용량과 관련 없이 기기의 무게는 증가하게 된다. 또한 그들은 기기가 작아짐에 따라 무게가 가벼워져 무게에 따른 측정이 무의미해 질것이라 언급한다.
“이 시스템은 매우 높은 중력측정 출력밀도와 방전밀도를 보이지만, 이 특성은 전극의 두께와 선형으로 계산되지는 않을 것이다. 예를 들면 기기는 전기자동차의 출력에 영향을 주지 않을 것이다.”고 그들은 논문에 말한다.
이 저자들은 또한 Ragone plot에 지나치게 의존하는 것에 대하여 경고를 한다. 이 그래프는 수명주기, 에너지효율, 작동온도 범위와 비용과 같이 기기의 중요한 성능에 대한 정보를 전달해 주지 못하기 때문이다. 그들은 에너지 저장기기 연구 단체들은 에너지와 출력 밀도 정보에 대한 일반적인 기준을 설립해야한다고 요구한다. 또한 그들은 국가적으로, 세계적으로 Electrochemical Energy Science(EES) 기기와 광전변환 전극에 대한 테스트 기분을 설립해야 한다고 언급했다.
“EES 기기의 명확한 새로운 물질 평가 기준은 이 분야의 전문가가 아닌 사람들과 기술자, 공무원들에게 도움이 될 것이다”라고 논문에서 주장한다. ACB

<그림> Ragone plot 그래프에서의 에너지와 출력 밀도는 무게에 따른 값이다. 그러나 부피에 따라 전환한 그래프는 중간 또는 커다란 기기의 전극에 대한 어려움이 나타난다.

희토류 금속을 사용하지 않는 고효율 영구자석 모터 개발
일본의 히타치제작소와 히타치산기시스템의 공동연구팀은 모터의 핵심부품인 철심에 철계 비정질 금속 (amorphous metal)[주1]을 채용하는 방법으로 희토류 금속(니오듐, 디스프로슘 등)을 포함한 자석을 사용하지 않는 고효율 영구자석 동기모터를 개발하였다. 연구팀은 이미 2008년에 희토류 금속을 사용하지 않는 모터의 기초기술을 개발한 바 있으나, 대용량화와 고효율화를 도모하기 위해 이번에 구조의 최적화와 철심의 손실 저감 등의 응용 기술을 개발하여 중형 용량급 11kW 모터에 적용하는 데 성공하였다. 이번에 개발한 모터는 국제전기표준회의 (IEC)의 효율 가이드라인의 최고수준인 IE4[주2]에 대응이 가능한 93%의 에너지 효율을 달성하였다. 이번 연구는 신에너지 산업기술종합개발기구 (NEDO)의 연구과제인 [희소금속 대체, 절감 기술 실용화 개발조성사업]의 일환으로 진행된 것이다.
최근 지구온난화 등의 환경문제에 대한 사회적인 관심이 높아지면서 전기기기의 효율을 제고하여 에너지 소비를 줄일 수 있는 기술이 많은 주목을 받고 있다. 모터의 경우에도 희토류 금속을 포함한 자석 등을 포함하여 고효율화를 도모해 왔으나, 자원 고갈의 관점으로부터 희토류의 재생이나 다른 재료로의 대체에 대한 요구가 크게 높아지고 있다. 이러한 기술적인 배경에서 히타치제작소와 히타치산기시스템의 공동연구팀은 비정질 금속 철심을 채용하여 희토류 금속을 포함한 자석을 이용하지 않더라도 모터의 효율을 높일 수 있는 Axial-gap 모터의 기본 기술을 개발한 바 있으며, 2008년에 소용량급 150W 모터를 시작한 바 있다. 그러나 용량과 효율을 더욱 높이기 위해서는 높은 강도의 모터 구조와 에너지 손실을 줄일 수 있는 재료를 개발할 필요가 있다.
연구팀은 자력이 낮은 페라이트 자석을 활용할 수 있는 axial-gap 모터 구조의 최적화 기술과 비정질 금속의 에너지 저손실 특성을 활용할 수 있는 적층형 철심구조 기술을 개발하였으며, 희토류 금속을 포함한 자석을 포함하지 않는 11kW급 고효율 영구자석 동기모터를 개발하였다. 이번에 개발한 기술의 상세한 내용은 다음과 같다.

<그림> 비정질 철심을 이용한 스테이터 (왼쪽 위), 적층구조의 비정질 철심 (오른쪽 위), 종래의 모터(좌)와 이번에 개발한 모터(우)의 비교 (왼쪽 아래), 모터의 효율 비교 그래프 (오른쪽 아래) 이다.

(1) 더블로터형 axial-gap 모터의 대용량화 기술
페라이트 자석의 실장량을 높여 자석의 자기 에너지를 대폭적으로 높일 수 있는 더블로터형 axial-gap 모터를 채용하기 위해서 큰 토크와 원심력에 견딜 수 있는 고강도 스테이터와 로터 구조를 개발하였다. 이 기술을 이용하여 산업용에서 이용되는 전력 소비가 큰 중형 용량급 11kW 모터의 효율 향상과 희토류 금속을 포함한 자석을 이용하지 않는 모터 개발에 성공하였다.

(2) 철심의 손실을 줄일 수 있는 적층형 철심구조의 개발
종래의 모터에 사용되고 있는 전자동판의 약 1/10의 저손실 특성을 갖는 비정질 금속 등의 저손실 재료를 모터의 스테이터 철심에 이용하는 적층형 철심구조를 개발하였으며, 이 구조의 제조 기술을 함께 개발하였다. 이 기술을 이용하여 종래의 저손실재료의 가공 열화특성[주3] 등을 개선하여 저손실의 철심을 비교적 쉽게 제조할 수 있게 되었다.

(3) 모터의 최적 설계 기술
페라이트 자석 로터와 비정질 적층형 철심의 각종 특성을 분석하여 그 특성을 고려한 모터용 3차원 자계해석 기술, 3차원 열해석 기술을 개발하였으며, 11kW 용량의 산업용 영구자석 동기모터를 설계하고 시작 및 평가를 수행함으로써 모터의 고효율화 상태를 검증하였다.

[주1] 비정질금속: 급냉응고 공정에 의해 제작된 금속으로, 보통의 결정재료에 비해 독특한 특성을 가지는 금속 소재이다.
[주2] IE4: IEC의 IEC60034-31에서 제시하고 있는 모터의 에너지 효율 가이드라인이며, 현재 가장 높은 수준의 규격이다.
[주3] 가공열화성: 철심재료에 프레스 가공, 구부림 가공 등의 영향에 의해 재료 안에 잔류응력이 발생하여 손실이 증가하는 현상이다. GTB

카본나노월
백금을 균일하게 부착
카본 블랙과 같은 수준의 촉매 활성
도전성 1000배 이상으로
橫浜市立大學의 橘勝 교수 등은 탄소재료인 「카본나노월(CNW)」에 연료전지인 촉매가 되는 백금을 부착시키는 기술을 확립했다. 전극에 일반적으로 사용되고 있는 카본블랙(CB)와 같은 정도의 촉매활성을 실현. CB의 1000배 이상의 도전성을 기대할 수 있어 전극으로서의 응용을 전망할 수 있다.
CNW를 백금용액에 섞어서 백금 입자를 부착시키는 「용액환원법」을 사용했다. 백금을 균일하게 부착시키기 위해 CNW를 한 장 씩 따로따로 떨어지도록 조제하고 평균 입경 3.6나노미터의 백금을 중량비 18% 부착시켰다. 촉매의 활성을 보이는 백금 1그램 당의 활성유효면적은 약 70평방미터로 CB와 동등했다.
그라파이트의 구조를 유지한 채 백금이 부착되어 있어 촉매활성과 도전성과 화학적 안정성과 같은 그라파이트 특유의 성질 양쪽을 갖는다고 보인다.
연료전지로 에너지 효율을 높이려면 전극의 높은 촉매활성과 도전성이 중요. 일반적으로 전극에 사용되는 CB는 비표면적이 커서 다량의 촉매를 부착할 수 있다.
그러나 결정구조를 가지지 않은 비정질(아모르파스)이므로 도전성이 떨어져 화학적 안정성이 낮아 열화되기 쉽기 때문에 보다 고성능한 전극이 요구되었다. 한편, 결정구조를 가진 그라파이트는 도전성이 높지만 촉매의 부착성이 떨어진다는 과제가 있었다.
【용어】카본나노월: 그라파이트의 작은 결정으로 구성되는 나노 탄소재료로 2002년에 발견되었다 높은 도전성과 화학적 안정성, 비표면적이 크다는 특성을 가진다. 대용량 캐퍼시터나 전지 등에 대한 응용이 기대되고 있다. 일간공업

CBC에 쓸모없는 빌딩이라 비난당하고 있는 유리벽 아파트
캐나다 방송사에 의하면 토론토는 북아메리카의 어떤 도시보다도 많은 유리벽 건물들이 위치해있다. 2011년 11월 CBC 방송사의 3부작 시리즈에서 “토론토의 지평선에 위치한 많은 유리벽 아파트는 건축된 지 15~25년 후 혹은 그보다 빨리 무너질 것이고 이로 인해 빌딩을 보수하기 위하여 수백만 달러의 돈이 필요할 것이다”라고 언급하였다.
만약 CBC 시리즈가 맞다면, 현재 건축중인 130여개의 새로운 빌딩들은 큰 문제에 봉착해있다.
분명히 밴쿠버의 항구와 같이 전망이 좋은 곳에서 유리벽으로 이루어진 건물은 인기가 많다. 유리는 강하고 돌, 벽돌이나 콘크리트에 비해 값도 저렴하다. 게다가 현재 유리제작자들은 에너지 효율을 높이기 위한 노력을 하고 있다.
그러나 CBC에 따르면, 성능, 에너지 효율, 그리고 디자인을 포함한 유리벽은 서서히 무너지고 쓸모없는 빌딩의 유지비용은 수십 년 내에 급증할 것이라 예상하였다. CBC는 또한 문제가 되고 있는 온타리오 빌딩코드(OBC)와 다른 도시에 대해 비교하는 것이 정확하지는 않지만 OBC에 대해서도 언급하고 있다.
CBC는 2008년 “Can Highly Glazed Building Facades Be Green?”이라는 논문에서 다음의 이슈를 언급하였던 Waterloo대학의 교수 John Straude 교수의 인터뷰를 인용하였다. Straude는 이 논문에서 유리벽 건물의 문제는 막대한 유리공사가 따른다고 말하였다.
많은 디자이너들은 유리빌딩을 통하여 양과 질적으로 적절한 균형을 이루는 아름답고 높은 성능의 빌딩을 보여주고 있다. 그러나 거의 다수의 디자이너들은 까다로운 디테일에 의해 제작에 많은 손이 가지만 아름다운 인상을 쉽게 줄 수 있는 글라스커튼이나 천장에서 바닥까지 커튼을 선택하고 있다.
CBC에서 건축과학자라 소개하고 있는 Straude는 방송에서 “우리는 노트북을 사는데 5년, 차를 사는데 10년을 고민하고 있다. 이와 같은 빌딩과 함께 피부와 기계적 시스템은 25년 주기로 다시 행해지고 있다. 콘크리트 구조는 20, 25년 주기로 리모델링될 것이고 그에 따라 우리는 판유리, 실란트 등으로 대체되어진 외벽을 보게 될 것이다”고 설명하였다.
Straude는 “현재 고무가스켓과 실란트가 부서지고 있는 1990년대에 세워진 건물에 대한 문제에 직면하면서 유리건물의 문제는 희미해질 것이다”고 경고하였다. ACB

<사진> 토론토 호수 근처 지평선

베일을 벗은 흠집난 유리 디자인으로 대체된 세계무역센터
지난 5월 보고에서 천만 달러가량의 지출 후 제1 세계무역센터(1WTC)의 정면 유리 프리즘 제작은 포기되었다고 보고하였다. 1WTC에서 희망했지만 무게와 개수 때문에 시도되지 못한 디자인은 특수한 유리 프리즘을 중심에 두는 것이었다. 수많은 문제에도 불구하고 많은 노력을 기울였지만 정면 유지 프리즘의 디자인 역시 쉽게 이루어지지 않았다.
따라서 사장들, 건축가, 유리 세공자들은 플랜B를 설립하게 되었다. Crain’s NewYorkbusiness.com에서 “바닥에 빛과 바닥의 각도가 달라 독특한 분위기를 만들어내는 glass louver를 시공하여 9.11 테러 희생자의 추모 분위기를 자아낼 것이다”고 보고하였다.
원래 디자인과 최근 디자인 사이에는 단지 건물의 20층까지를 흠집난 유리를 사용한다는 공통점이 있다. 또한 그 바닥들은 1WTC의 안전하고 폭발에 잘 견디는 콘크리트와 강철 받침대를 의미될 것이다. ACB

<사진> 공사 중인 사진에서 보는 것과 같이 1WTC에 흠집난 유리가 덮힐 것이다.

원자로 주변 핵연료 저장설비용
차폐재 중성자 흡수성능 향상
물・콘크리트보다 슬림형 내열 2000℃ 초과
富士엔터프라이즈(愛知縣 犬山市, 사장 大須賀晃)은 원자로 주변이나 핵연료 저장설비의 안정성을 높이는데 도움이 되는 세라믹스 「SiC-BN」을 개발했다. 질화붕소(BN)의 주위를 탄화규소(SiC)가 포함하는 결정상의 물질. 중성자를 흡수하는 폴론10(붕소의 동위체 원소)를 자연계 농도의 5배에 가까운 96%까지 높일 수 있으며 2000℃ 이상의 내열성을 갖는다. 중성자 차폐재 등에 대한 이용을 기대할 수 있다.
放射線利用振興協會, 日本原子力硏究開發機構의 협력 하에 중성자 차폐 성능의 평가실험을 실시했다. 수지에 SiC-BN을 혼합한 두께 1.3밀리미터, 직경 약 3센티미터의 원반형 시료에 열중성자 빔을 조사하여 투과중성자를 계측한 결과, 투과율은 0.37%이었다. 전문가에 따르면 「차폐재로서 이용되는 물이나 콘크리트에서 동등한 투과율로 낮추려면 몇 센티미터 두께가 필요」하므로 SiC-BN을 사용하면 물이나 콘크리트보다 대폭 얇은 차폐재를 만들 수 있게 된다.
실제로 사용할 경우는 SiC-BN의 분말을 납판 사이에 충전하여 끼우고 차폐용 판재로 사용하면 유효할 것으로 생각된다. 원자력 관련 설비의 안전성 향상과 소형화에 공헌할 수 있는 이외에 중성자선을 사용하는 치료・연구 설비에 대한 이용도 전망할 수 있다. 물질의 평가 등에 협력한 産業技術總合硏究所는 「SiC이 BN을 포함한 재료로서는 새로운 것으로 어떠한 재료나 여러 가지 용도를 전망할 수 있어 흥미롭다」고 평가하고 있다.
SiC-BN의 제조는 규소를 포함하는 액상 재료에 탄소재료와 독자의 질화붕소를 혼합하여 1800℃ - 2300℃에서 소결하여 임의의 합성반응을 일으킨다. BN의 결정을 SiC의 결정이 감싼 상태로, 입경은 50나노-1만 나노미터에서 자유롭게 제조할 수 있다고 한다.
볼론10을 고농도로 포함하여 중성자 차폐재와 핵반응 제어재로 이용되는 물질은 이밖에 탄화붕소(B4C)가 있는데, 일본에서 제작되고 있지 않아 1킬로그램 당의 단가가 150만-200만 엔으로 상당히 고가이다.
이에 대해 富士엔터프라이즈는 볼론10을 고농축한 SiC-BN을 이 가격대보다 싼값에 제공할 수 있을 것으로 보고 있다. 일간공업

Solyndra 효과-연방정부의 원자력 설비 초기 보증에 관한 이상한 생각
수년 내에 드러날 것 같았던 solyndra 참사가 지난여름에 발생하였다. 온라인 MIT’s Technology Review에 Peter Fairley가 쓴 글에 따르면 정치가들은 “자라보고 놀란 가슴 솥뚜껑 보고 놀란다”고 연방정부의 보증에 대해 새롭게 정비하고 새로운 원자력 설비에 대하여 불편하게 여긴다고 한다.
Peter는 글에서 정치가들이 solyndra의 파산과 5.35억 달러의 연방정부보증과 미국의 에너지부가 제안하는 새로운 원자력 발전소의 설비 기금을 마련에 대하여 전혀 맞지 않은 비교를 하고 있고 있다고 전한다. 그러나 이 글에서는 그들의 달콤한 제안에 대하여 중요한 세 가지 차이점을 제시하고 있다.
우선, 이 프로젝트가 긍정적일 수 있는 이들은 남부에서 사전에 초기 설비에 대한 대출을 다 갚은 회사에 한해서 이다. 예를 들면, 남부 회사인 Georgia utility는 80억 달러의 대출이 부족할 것 같지 않다. 왜냐하면 Georgia법에 따라 이들은 비용의 대부분을 그들의 고객에게 미리 대출받았기 때문이다.
두 번째, 원자력 대출을 받은 설비는 “위험에 따른 비용은 연방 정부에서 지불한다”고 되어있다. 하지만 solyndra는 이와 같이 위험에 관련된 비용이 연방정부와 전혀 관련되어 있지 않았다.
세 번째, 대출 불이행에 대한 연방정부의 노출은 보다 강력한 전력 시장의 확립되지 않았던 대부분의 프로젝트의 무효화를 감소시킨다. 예를 들면 텍사스와 메리랜드의 프로젝트가 폐지되었다. 새 원자력발전소로부터 나오는 전기 비용은 미국의 평균 전력 비용에 비해 두세 배 높을 것이라 예측된다. 천연가스 가격은 2030년대까지 낮게 유지될 계획인데 이것은 정규시장에 진입하지 않은 신재생 에너지가 시장에 정착하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문이다.
마지막으로 기사에서 “solyndra 사건은 원자핵 관련 대출과 관련하여 다시 반복되지 않기를 바라지만 에너지 프로젝트의 보증 타당성에 대한 연방 공화당 의원들의 정치적 공격은 아이러니하게도 그들이 지지하는 다른 핵 관련 프로젝트에도 부정적인 영향으로 다가온다. 오바마 정부는 새로운 원자력 관련 대출에 관하여 80억 달러정도 지원하고 다시 36억 달러를 의회에 요청하였다”고 한다.
기사에 언급된 전문가 Peter Bradford는 보증에 관해 적대적인 몇몇 정치가들은 그들 스스로는 코너로 몰고 있다고 경고하고 있다. “공화당원들의 연설은 불쌍한 solyndra와 똑같이 원자핵보증에 적용가능하다.”고 그는 얘기하고 있다. ACB
<사진> 남부의 회사 Georgia utility는 연방정부보증의 도움으로 새로운 원자핵 발전소를 설립하고 있다.

EV용 비접촉 충전 인프라
공동으로 연구개발
IHI 등 3개사 4년 후 실용화 지향
IHI와 미국 화이트리시티(메사추세츠주), 三菱自動車 등 3개 사는 전기자동차(EV)에 적합한 비접촉 충전 인프라 등에 관한 연구개발을 추진한다는데 합의했다. 전파법에 대한 대응 등의 과제를 정리한 뒤에 실증실험과 기술검증 등을 거쳐 4년 후의 실용화를 지향한다.
벤처기업인 화이트리시티는 자계공명방식의 비접촉 충전기술을 개발했으며 IHI는 지난 봄, 이 회사와 라이선스 계약을 체결했다. 이 방식에서는 종래의 전자유도방식이나 마이크로파 송전방식에 비해 전력의 전달거리가 길며 전달효율도 높다고 한다.
간격이 20센티미터 이내라면 송전장치에서 수전(受電)기능을 갖는 차체에 3킬로와트 이상의 전력을 와이어레스로 공급할 수 있는 기술에 기준을 만들었다. 3개 회사는 자택이나 쇼핑센터 주차장에 그치지 않고 단시간 주정차 시의 충전 등을 시야에 넣고 보급을 꾀해 나간다. 일간공업

볼론10 중성자를 헬륨으로 변환
농축・소결하여 제어봉(制御棒)재료로 이용
자연계의 붕소는 볼론10과 볼론11이 2대 8의 비율로 존재한다. 볼론10은 중성자를 흡수하여 헬륨이나 리튬으로 변화한다. 중성자는 양자와 함께 원자핵을 구성하는 작은 입자로, 핵분열 연쇄반응을 효율적으로 일으킨다. 물질 안을 잘 투과하므로 차폐가 어려워, 인체에 대한 영향은 감마선 등의 방사선보다 크다. 따라서 핵반응 제어재나 중성자 차폐재로서 원자력 관련 설비 등에 이용된다.
원자로 주변에서는 중성자 차폐재로서 물, 콘크리트를 사용하는데, 이들은 중성자를 흡수할 때에 인체에 유해한 감마선을 방출한다. 이에 비해 볼론10은 중성자 흡수 시에 방출하는 감마선의 에너지가 낮다는 점도 특징 중 하나이다.
일본에서는 스텔라케미파가 볼론10의 비율을 99%까지 높인 농축 볼론10의 제조기술을 가지고 있어 붕소와 붕불화칼륨의 상태로 판매. 원자력 발전용 연료의 저장용기나 연료저장 풀의 붕산수 등에서 중성자 차폐재로서 이용되고 있다.
핵반응을 제어하는 제어봉에는 주로 20-96%의 볼론10을 포함하는 탄화붕소(B4C)가 사용된다. 볼론10을 고농축한 B4C는 일본에서 생산되고 있지 않아 전량을 미국 셀라다인 등 해외에서 수입하고 있다고 볼 수 있다. 일간공업

생체의학 임플란트의 가능성을 보인 Gallium nitride
North Carolina State University와 Purdue Uniersity 연구진에서 새롭게 보고한 논문에약간의서 반도체인 gallium nitride (GaN)이 생체의학 임플란트로서 생체적합하고 무독성한 물질로 높은 가능성을 보이고 있음을 발표하였다.
질량분석법을 통해 gallium이 방출되지만 체외에서 매우 안정함을 보여 GaN은 비교적 무해한 것으로 밝혀졌다. Gallium oxide는 사람에게 유독하기 때문에 화학적 안정성은 매우 중요하다.
이 연구진은 세포와의 반응성을 알아보기 위하여 단백질을 구성하는 peptide와 함께 코팅한 샘플과 그렇지 않은 샘플을 이용하여 GaN의 생체적합성 테스트를 하였다. NC State 교수 Albena Ivanisevic과 공동연구자는 GaN의 기능은 중요하다고 말하고 있다. “예를 들면 우리는 세포가 이 물질에 접착되거나 피할 수 있도록 세포의 거동을 조절 가능하기를 원하기 때문이다”고 논문에서 언급하였다.
코팅되지 않은 GaN은 세포의 성장에 간섭하지 않고 peptide와 코팅된 GaN은 세포와 결합이 가능했다. Ivanisevic이 말하길 “우리는 세표의 성장을 예방하고 깨끗하게 유지되는 것에 도움이 되는 peptide와 함께 GaN의 코팅이 가능할 것이다”라 제안하였다.
초록에 따르면, “peptide에 결합된 GaN는 신경계와 관련하여 화학적 전기적 자극으로부터 생체적합하고 무독성의 물질”이라고 보고하고 있다. “peptide에 의한 활성화 전과 후 gallium nitride은 생체적합하고 무독성이다”고 또한 설명하고 있다. Scott A, Jewtt, Maatthew S. Makowski, Benjamin Andrews, Michael J. Manfra, and Albera Ivanisevic, Acta Biomaterialia, (doi: 10.1016/j.actbio.2011.09.038) ACB
<그림> Peptide 코팅된 gallium nitride 위 성장한 세포의 전자주사현미경 이미지

게르마늄 기판 제작
産總硏 등 전자광융합소자 개발에 길
産業技術總合硏究所는 실리콘보다 전자의 이동도가 높은 반도체 재료인 게르마늄을 사용한 고품질 기판의 제작기술을 개발했다. 게르마늄의 단결정층을 실리콘이나 유리, 플라스틱 위 등 여러 가지 기판에 전사(轉寫)할 수 있는 기술로, 종래의 실리콘 소자와 게르마늄 소자를 집적화할 수 있게 된다. 전자와 빛을 융합한 신기능 소자의 개발로 이어진다.
産總硏의 安田哲二 신재료・기능 인테크레이션 그룹장 등이 住友化學과 공동으로 개발했다. 産總硏이 가진 기판의 접합 기술과 디바이스 제작기술, 住友化學의 결정성장기술을 조합시켜서 실현. 차세대 소자를 제작하기 위한 고품질 게르마늄 플랫폼 기판으로 사용할 수 있다.
게르마늄은 광소자나 고효율 태양전지용 재료로 사용되고 있기도 하고 최근에는 실리콘의 성능을 넘는 차세대 반도체 재료로서의 연구가 진행되고 있다. 단결정 게르마늄 기판은 고가로 깨지기 쉽기 때문에 이 단결정을 값싼 실리콘이나 유리, 플라스틱 등의 기판 위에 제작하는 플래폼 기판의 실현이 요구되고 있었다.
일간공업

저온 시 정화능력 배로
三菱樹脂, 촉매용
새 규제 대응에도 기대
三菱樹脂는 디젤 자동차의 배출가스 정화촉매용으로 배기가스의 온도가 150-200℃의 저온 시에 질소산화물(NOx)의 정화능력은 종래 대비 1.5-2배로 높일 수 있는 소재를 개발했다. 200℃에서의 정화율은 95% 이상. 미세한 공극(空隙)이 있는 제올라이트라는 소재의 일종으로 금속 촉매와 결합하여 촉매로 작용하고, 최종적으로 NOx를 질소로 바꾼다. 앞으로의 규제강화에 대응하기 위해 자동차 업계에서는 저온 시의 NOx억제가 과제가 된다. 이 재료는 해결책의 하나로 기대할 수 있다.
이 재료는 독자의 제올라이트계 흡착제 「AQSOA(아크소아)」의 일종. 현재는 수증기 흡착제로 사용되고 있다. 배기가스 정화기술의 하나인 요소 SCR시스템에 사용하는 촉매용으로 최적화했다. 아크소아와 구리를 사용한 촉매를 조합시킨 실험으로, 일반적으로 사용되는 철을 담지한 촉매에 비해 저온 시의 NOx정화률이 높다는 것을 확인. 촉매 메이커에 제안을 시작했다. 아크소아와 철의 조합도 연구개발을 추진하고 있다.
정화율이 높아지는 메커니즘은 연구 중으로, 금속과의 궁합과, 반응에 필요한 암모니아를 구멍에 많이 유지할 수 있다는 점, 높은 내구성이 이유라고 생각된다고 한다. 아크소아는 결정성이 좋아 90% 이상이 정확한 형상을 유지하므로 내구성이 높다.
2016년을 기준으로 적용될 배기가스 신규 규제에서는 엔진이 차가운 상태에서 시동하는 「콜드 스타트」시의 배출가스도 규제 대상이 될 전망. 현행 촉매는 엔진 시동 시의 배기가스 온도가 낮은 동안의 정화율은 낮고, 300-400℃가 되면 안정적인 정화율이 된다. 일간공업

액정 텔레비전의 색 향상
잉크젯으로 양산 기술
도광판의 색온도 조정
MUTOH홀딩스는 액정 디스플레이의 도광판으로 발광다이오드(LED)의 빛을 반사시키는 도트를 잉크젯 방식으로 인쇄하여 색온도를 조정할 수 있는 기술을 확립했다. 신개발 잉크와 인쇄장치로 평균 300나노미터의 잉크 입자로 된 도트로 만들어 임의의 색온도의 빛을 반사시킨다. 액정의 품질향상 이외에 LED 수와 원가 삭감을 전망할 수 있다.
MUTOH홀딩스 산하 武藤工業(東京都 品川區)를 통해서 인쇄 장치와 잉크를 액정 백라이트 메이커에 제안한다. 가격은 5000만 엔 전후로 설정. 대형 도광판에 적합하므로 60-100인치의 액정 텔레비전용을 상정. 2년 후에 연간 100대의 수주를 목표로 한다.
산화티탄잉크로 아크릴판에 도트를 인쇄한다. 잉크 입자는 기존 제품에 비해 빛을 효율적으로 반사할 수 있는 200나노 - 400나노미터. 빛을 강화시킬 수 있기 때문에 LED 수를 줄여서 소비전력의 삭감을 유도할 수 있다. 입자의 사이즈를 변경하여 색온도의 파란 느낌이나 빨간 느낌을 조정할 수 있다. 앞으로 6개월을 목표로 1장 당 인쇄 시간은 약 5초로 고속화한다.
50인치까지의 도광판 제조는 금형을 사용하는 사출성형이나 건조공정을 동반하는 스크린 인쇄가 많다. 대형액정은 자외선(UV)잉크에 의한 잉크젯 인쇄와 레이저가 사용되고 있는데, 「도광판의 색온도를 바꿀 수 있는 양산기술은 이것 뿐」(阿部要一 이사)이라고 한다. LED는 색이 고르지 않기 때문에 액정생산에서는 균일한 품질의 LED를 조달하는 일이 원가 증가의 요인이 되고 있다. 이것을 해소하는 기술로 제안한다.
이 홀딩스의 2011년 1분기는 매상고 219억 엔(전기 대비 0.4%감소), 영업이익 12억 엔(동 3.4배)이었다. 주력인 산업용 프린터 시장이 주춤하고 있으므로 신규 사업을 강화하고 있다. 일간공업

뼈와 비슷한 scaffold의 3D printing
Washington State University 연구진은 하루 안에 환자에게 이식 가능한 수술용 뼈와 같은 scaffold를 빠르게 제작 가능한 기술에 대하여 발표하였다. Susmita Bose 교수 그룹은 기공들을 서로 연결하는 tricalcium phosphate 부분 제작에 일반적인 프린터를 이용하였다. 이 논문에 의하면, “실제 뼈와 함께, 이식한 뼈가 자라는데 scaffold의 역할을 수행하고 부작용 없이 완전히 용해된다”고 한다.
또한 연구진은 논문에서 각각 silica 0.5wt%와 zinc oxide 0.25wt% 도핑한 TCP 효과에 대해서 언급하고 있다. 도핑된 scaffold는 94%의 밀도를 갖고 도핑하지 않았을 경우 91%로, 도핑했을 경우가 그렇지 않은 경우와 비교했을 때 보다 치밀한 구조를 갖고 있었다. 게다가 도펀트는 베타에서 알파상태로의 상변태가 느려지고 이에 따라 소결 후에 압축강도가 두 배 이상 증가하였다.
In-vitro 테스트에서 도핑된 scaffold는 순수한 TCP와 비교했을 때 세포로 보다 빠르게 번식할 수 있음을 보여주었다.
“Effects of Silica and Zinc Oxide Doping on Mechanical and Biological Properties of 3D Printed Tricalcium Phosphate Tissue Engineering Scaffolds” 논문은 Gary A. Fielding, Amit Bandyopadhyay, Susmita Bose에 의해 쓰여져 Dental Materials에 실렸다. (doi:10.1016/j.dental.2011.09.01)에 게제되었다. ACB
<그림> 3D printing에 의해 만들어진 뼈와 비슷한 scaffold

일체형 주조 몰드 부품의 자유 형상 제조
11월과 12월 International Journal of Applied Ceramic Technology의 테마는 “세라믹 제조 기술”로 메인 기사는 stereolithography 기술을 이용한 물품 주조몰드 제작에 관한 것이었다.
The University of Michigan 연구팀은 가스터빈용 superalloy airfoil 주조에 이용되는 일체형 몰드 제작에 관한 논문을 발표하였다. Airfoil은 미세구조를 포함하는 복잡하고 빈 내부 냉각 부분으로 이루어져 있다.
주조 몰드는 코어와 쉘 부분으로 나누어진다. 각 부분의 형태를 만드는 코어 몰드를 쉘 몰드에 고정을 시킨다. 두 몰드는 최종 몰드를 형성하기에 앞서 각각 다른 도구과 생산라인을 걸쳐서 만들어진다.
논문에서 Bae와 Halloran은 single patternless 제조된 실리카 일체형 코어-쉘 몰드의 제작 단일 단계에 대하여 보고하고 있다. 이 공정은 3D구조로 층층이 쌓아올리는 자유 형상 제조 기술인 stereolithography에 적합하다. 일반적인 SLA는 CAD 프로그램을 이용하여 폴리머 구조 부분에 레이저를 사용한다. 이 논문에서는 “세라믹 단일체 서스펜션의 얇은 액상층을 UV laser를 이용하여 고형화시켜 각각을 슬라이스처럼 사용하는 repeated layered manufacturing process”라는 CerSLA에 대하여 설명하고 있다.
일체형 몰드는 acrylate monomers, 융합된 실리카파우더와 광개시제의 서스펜션으로 이루어진 100 마이크로미터단위의 단으로 구성되어있다. 레이저는 디자인되어진 패턴대로 표면을 스캔하고 각 층을 차례대로 고형화 시킨다. 레이저가 스캔한 서스펜션부분은 케어가 가능하지만 녹색을 띄면서 융합된 실리카와 polyacrylate binder로 이루어져 있다. 각 층은 대략 5초 정도 레이저가 조사되고 대부분의 시간은 다음 층의 서스펜션과 함께 케어된 부분의 재코팅이 이루어진다. 모든 층에 레이저가 조사된 몰드는 여분의 서스펜션을 제거하기 위한 세척하고 binder는 태워버린 후 소결과정을 거친다.
공정 매개변수의 선택은 매우 중요하다. 각 층 사이가 완성도가 떨어지면 몰드에 크랙이 생기거나 소결과정에 갈라지게 된다. 일치도와 정확성 또한 매우 중요하다. 예를 들면, 외부 쉘 몰드벽은 금속 주조과정에서 깨지지 않도록 적합한 강도와 열적특성을 갖는 일정한 두께가 요구된다. CerSLA가 이용되기 위해서는 주조 몰드의 허용오차가 ±0.15~0.25mm/25mm 정도로 설계되어야 한다.
위의 연구진들은 104mm 높이의 1,047 층을 갖는 일체형 코어-쉘 몰드를 제작하였다. 그들은 성공적으로 airfoil 코어 몰드의 미세 부분을 제작하였다. 그러나 그들이 제작한 몰드는 비행기 날개 뒤쪽 미세 부분에 적합하지 않다. 아마도 미세부분의 형태가 완전하지 않았거나 세척단계에서 부러진 것으로 예측된다. 녹색 몰드의 수직부분이나 수평부분은 1% 이내로 설계에 맞춰 제작이 되고 소결과정 중에 모든 방향에서 10% 이내로 수축해야한다. ACB
<그림> 일체형 코어 세라믹 몰드는 가스터빈용 superalloy airfoil의 주조 부품을 이용한 ceramic stereolithography을 통해 제작되었다. 왼쪽의 그림은 코어와 쉘 부분의 세로 단면 구조이다. 5개 각 층의 단면은 오른쪽에 나타나있다.

기능성 필름
생산능력 3배로
14억 엔 투자하여 새 라인
후지코피안은 약 14억 엔을 투자하여 액정표시화면보호 등의 기능성 필름의 생산능력을 3배로 확대했다. 岡山공장(岡山縣 勝央町)에 새 라인을 도입하여 지난 11월부터 가동을 시작했다. 화면의 보호에 사용하는 흡착 필름 등 기존 제품의 수요가 일본 내외에서 확대. 아울러 새 용도를 위한 신제품의 개발・양산을 강화할 목적도 있다.
새로운 라인을 도입하기 위핸 연면적 약 1600평방미터의 공정 건물을 증축. 기존 라인과 함께 기능성 필름의 제조 장치의 라인을 2개로 했다. 본격 가동으로 연간 생산량이 종래의 350만 평방미터에서 1150만 평방미터가 된다. 새 라인은 양산품을 주로 제조하는 이외에 종래 라인보다 폭넓게 대응할 수 있다. 터치패널의 지문 방지 필름과 액정의 표면보호 필름 등의 기존 제품을 증산. 아시아를 중심으로 한 해외 시장에서의 필름 수요가 높은 수준으로 추이하고 있어 앞으로도 성장을 전망하고 있다.
또한 디스플레이・전자재료와 에너지 등의 분야에서 고객 기업과 손잡고 신소재 개발이 진행 중. 2라인 체제로 다양한 필름의 제조에 효율적으로 대응할 수 있으므로 개발이나 양산화의 스피드를 올릴 수 있다.
후지코피안은 잉크리본, 열전사 인자(印字) 리본 등 인자・인화기록 매체와 수정 테이프, 테이프 풀 등 필름을 활용한 문구를 제조. 최근에는 필름의 전사기술과 기능층 설계기술 등을 응용하여 전기・광학제품용 소재로 기능성 필름도 제조하고 있다. 잉크리본은 시장축소경향으로 수익분야로서 기능성 필름의 제품군 확대에 힘을 쏟고 있다. 일간공업

딸기 양산재배에 성공
완전 인공광 식물 공장에서
日淸紡홀딩스는 완전 인공광형 식물공장에서 딸기의 양산재배에 성공했다. 겨울 - 봄에 수확할 수 있는 「一季成りいちご」라는 달콤한 종류의 딸기를 일년내내 안정적으로 공급할 수 있다. 농작물의 재배・판매는 이 회사로서는 처음. 조만간 이 딸기를 「아포로베리(あぽろべりー)」로 출하한다. 처음에는 레스토랑 등에 업무용 판매부터 시작한다. 2012년도까지 생산규모를 현행 대비 20배인 16만 주(株)로 늘려 판로를 소매점으로도 확대할 계획. 2012년도 이후에 매상고 7억 엔을 목표한다.
완전 인공광형 식물공장이므로 기후나 기온의 영향을 받지 않아 안정적으로 공급할 수 있다. 작년에 3억 5000만 엔을 투자하여 德島事業所(德島市) 내의 생산체제를 현재의 약 1만주에서 7만주로 늘렸다. 올해에 藤枝事業所(靜岡縣 藤枝市)에 5억 엔을 투자하여 9만주 체제를 확립한다.
여름 - 겨울에 수확하여 판매되고 있는 「四季成りいちご」는 一季成りいちご에 비해 신맛이 강하며 수입이 대부분을 차지한다.
일간공업

게르마늄 산화물을 사용
투명한 전자전도체 개발
東京工業大學 프론티어 연구기구의 細野秀雄 교수, 溝口拓 특임준교수 등 연구팀은 게르만산 스트론튬을 사용한 신형의 투명한 전자전도체를 개발했다. 대표적인 절연성 재료인 게르마늄 산화물을 원자 레벨에서 재료 설계하여 최초로 전도 특성을 갖게 하는데 성공했다. 보다 일반적인 산화물에 전도 특성을 갖게 하는 방법으로 이어진다.
게르마늄계 산화물은 광파이버의 유리 원료 등이 사용되는 전형적인 절연체. 이번에 고압 하에서 물질을 합성하는 방법을 사용하여 투명하며 비교적 HV은 전기전도도를 갖는 게르만산 스트론튬을 개발했다. 전기 전도도는 아직 작지만 입계의 절연층의 영향을 제거하는 등 연구하면 향상할 수 있으리라 보고 있다.
투명한 전자전도성 재료는 플랫 디스플레이 등에 응용되고 있다. 그러나 현재는 인듐이나 주석, 카드뮴 등의 중금속을 주성분으로 하는 산화물을 사용하고 있어 희소금속이기 때문에 고가이며 독성을 갖는 것이 많다는 문제가 있었다. 이러한 과제를 해결할 가벼운 원소를 주성분으로 하는 대체 재료가 요구되어 왔다. 일간공업

세계 최대 24테슬라의 자장 발생
物材機構 등 초전도 자석 개발
物質・材料硏究機構의 松本眞治 마그넷 개발 그룹 주임연구원 등은 神戶製鋼所 100% 자회사인 저팬슈퍼콘덕터테크놀로지(神戶市 西區)등과 공동으로 24테슬라의 세계 최대 자장을 발생하는 초전도 자석을 개발했다. 산화물의 고온초전도 선재를 사용한 소형으로 강자장의 핵자기공명(NMR)장치의 실현으로 이어진다.
초전도자석은 NMR장치에 사용되며, 발생하는 자장이 커짐과 함께 간도와 분해능이 향상한다. 한편, 자장을 강하게 하기 위해서는 초전도 자석을 대형으로 만들 필요가 있어 냉각에 사용하는 액체 헬륨의 양이 늘어나버린다는 문제가 있었다.
연구팀은 강자장 속에서 큰 전류를 흐르게 할 수 있고, 또한 기계적 특성이 우수한 가드리늄계 산화물 고온초전도 선재를 사용하여 코일을 제작했다. 이 코일을 17.2테슬라의 자장을 발생하는 금속계 초전도 자석 안쪽에 끼워 넣자 자석의 중심부에서 24테슬라의 자장이 발생했다. 초전도 자석 단독으로는 세계 최고치라고 한다. 종래는 약 2K까지 식힐 필요가 있어 최고 기록은 23.5테슬라였다. 이번에는 통상의 초전도 자석과 동등하게 액체헬륨의 비점인 4.2K까지 식히면 된다. 자석 전체의 사이즈도 소형화했다.
일간공업

산화물 경계의 전기 전도성에 대한 새로운 해석
전기 전도성은 전자가 움직이는 것으로써 이해하기 쉬운 개념이다. 물이 높이가 낮은 쪽으로 흐르듯이 전자 역시 전압 차에 의해 전압이 낮은 쪽으로 움직인다.
그러나 전자가 전도성을 왜 가지는 지에 대해서 이해하는 것은 결코 간단하지 않다. 전도성은 어디에서부터 오는 것일까?
대부분의 금속은 어느 곳에나 있고 고등학교 화학시간에 배웠던 것과 같이 “전자의 바다”에 의해서 높은 전도성을 띈다. 화합물의 경우 전자는 금속보다는 덜 하지만 여전히 전기 전도가 일어난다. 흥미롭게도 전기 전도는 두 개의 복잡한 물질 사이에서도 일어난다. 얼마나 가까워야 전도가 일어나는 것일까?
예를 들면, 전기 전도는 극성 금속 산화물과 비극성 금속 산화물의 경계에서 일어난다. 극성 산화물의 구조에서 원자층은 계속 양전하와 음전하를 띄게 된다. 한 예로 극성 화합물 LaAlO3와 비극성 화합물 SrTiO3의 계면은 이와 같은 현상이 계속해서 나타난다. 스마트폰이나 새로운 타입의 기기와 같은 전자 기기는 전자의 흐름을 조절 통해 이용 가능한 기기이다.
전기 전도성의 생성에 관한 매카니즘은 극성 물질에서 전압은 각 원자층과 함께 증가한다는 “electronic reconstruction” 이론에 따라 설명할 수 있다. 결국 극성 산화물은 전기적으로 불안정하고 전자는 극성부분에서 안정한 무극성 부분 쪽을 향해 흘러가게 된다. 이 이론을 통해 전도성은 계면에서 나타나는 것이 확실하고 산화물은 서로 섞이지 않는다는 것을 알 수 있다.
그러나 모든 극성-무극성 계면이 전도성을 띄는 것은 아니다. Northwest National Laboratory와 University college London(UK) 연구진은 극성인 LaCrO3와 무극성 SrTiO3 계면은 전도성을 갖지 않고 절연성을 띄고 있다고 보고하였다. LaAlO3와 SrTiO3 계면의 전도성에 관한 결과는 어떠한 이유로 lanthanate의 조성 하나의 변화가 이러한 차이를 가져오는지, 전도성 매카니즘에 대하여 이 화합물은 무엇을 말하는 지 의문을 품게 하였다.
이 연구의 대한 내용은 Physical Review Letters지에 게재되었다. 주저자이자 PNNL의 연구자인 Scott Chanmers가 논문에서, “이러한 결과 통해 electronic reconstruction model이 일반화되기에는 너무 간단하다는 것을 알 수 있다. 극성과 무극성 계면은 매우 복잡하고 그것에 대하여 설명하기 간단하지 않다”고 말하고 있다.
연구팀은 결합된 물질의 계면은 전도성을 갖는 물질이 아닌 절연특성을 갖는 물질 쪽으로 확산이 가능할 것이라 제안하고 있다.
LaAlO3와 SrTiO3 연구에서 그들은 실험을 통하여 lanthanum 이온과 aluminum 이온은 strontium 이온과 titanium 이온으로 대체할 수 있다는 것을 보여주었다. Lanthanum은 strontium보다 전자가 하나 더 있고, lanthanum은 계면을 통과하면서 전자를 잃게 된다. 그러나 aluminium은 titanium보다 전자가 하나 적다. 그러므로 aluminium이 계면을 통과할 때 전자는 계면에 붙잡혀있게 된다. Aluminium 이온보다 lanthanum 이온이 strontium titanate로 치환됨에 따라, 과잉 전자가 발생하게 되고 전도성이 계면에서 나타난다.
그러나 LaCrO3와 SrTiO3 계면은 절연 특성을 갖는다. 연구팀은 lanthanum과 chromium이 같은 양으로 무극성 부분으로 확산되어 잉여 전자가 생성되지 않는다는 결론을 내렸다. 또한 chro-mium 전자 구조는 LaAlO3에서 aluminium의 전자 구조가 허용되지 않은 것과 같이 LaCrO3 내의 전자 재배열이 일어나게 한다. 더구나 titanium이 LaCrO3로 이동할 때 전자구조의 재배열이 일어나지 않게끔 chromium은 안정화효과를 가져온다.
다음 단계는 계면에서 원자가 어디에 위치하는지 알기위한 물질 특성에 대한 매카니즘을 확인하는 것이다. “원자들의 특성에 대하여 보다 자세히 이해하기 위하여, 원자들의 계면에서 일어나는 현상에 대한 이해가 이루어져야 할 것이고 silicon과 같은 반도체 물질을 대신하여 새로운 전기 어플리케이션에 유용하게 이용 가능할 것이다”고 chamber는 말한다.
“Band Alignment, Built-in Potential, and Absence of Conductivity at the LaCrO3/SrTiO3 (001) Heterojunction,”의 제목의 논문은 S. A. Chambers, B.W. Arey, P. V. Sushko에 의해 저술되었다. (doi:10.1103/PhysRevLett.107.206802) ACB
<그림>극성 LaCrO3와 비극성 SrTiO3 계면의 전자투과현미경 단면 이미지. 계면이 울퉁불퉁하지만 보다 디테일한 측정을 이용하여 계면영역에서 양이온이 섞여있는 것을 확인할 수 있다.

질화 알루미늄 수준의 열전도율
질화규소 세라믹 개발
産業技術總合硏究所의 平尾喜代司 엔지니어링 세라믹스 연구반장, 周游 주임연구원 등은 電氣化學工業, 日本파인세라믹스와 공동으로 높은 열전도율을 가진 질화규소 세라믹스를 개발했다. 파워 소자 용도의 방열용 회로기판에 사용한다. 지금까지 파워 소자에 범용적으로 사용되고 있는 질화알루미늄 세라믹스의 열전도율과 동등하며 강도는 3배 이상 높다.
질화규소는 우수한 기계 특성을 갖는 한편, 높은 열전도율을 갖게 하기가 어렵다. 이번에 1400℃ 부근에서 실리콘 분말의 성형체를 질화시켜서 고온에서 치밀하게 하는 「반응소결・포스트 소결 방법」을 사용하여 질화알루미늄 세라믹스와 동등한 레벨까지 열전도율을 향상했다.
기둥 모양의 입자가 얽힌 구조를 갖기 때문에 재료의 점도 세기를 나타내는 파괴인성(靭性)은 질화알루미늄의 3배. 높은 방열성과 우수한 기계 특성을 살려서 파워 소자용 등으로 실용화한다.
일간공업

에네팜 발전효율 향상
SOFC형 시장 투입
JX日鑛日石에네지는 고체산호물형 연료전지(SOFC)를 이용한 가정용 「에네팜」을 발매했다. 처음에는 270명의 모니터에게 우선 판매했다. 액화석유가스(LPG)용과 도시가스용 2기종으로 가격은 1대 270만 엔. 또한 올 여름에는 독자의 리튬이온 2차전지의 시장투입도 예정. 태양광발전 등과 조합시킴으로써 정전 시에도 사용가능한 자립형 전력공급 시스템을 구축, 제공한다.
SOFC형 에네팜의 정격발전효율은 45%로 고체고분자형 연료전지(PEFC)를 이용한 에네팜보다 약 10포인트 높다. 24시간 연속 운전하여 가정 내에서 사용하는 전력의 약 70%를 조달한다. 2011년도의 에네팜 판매 목표는 PEFC형과 함께 1500대.
앞으로 가정의 에너지 이용효율화를 제안할 에너지 진단사를 독자적으로 육성하여 진단・제안서비스도 행할 계획. 매입 판매하는 태양전지에 대해서는 「앞으로 쿄세라 등 타사 제품도 매입하여 고객 요구에 맞는 상품으로 조립하여 판매할 것」(木村康 사장)이라고 한다. 일간공업

사람 피부 속의 ZnO 나노입자 지도
1997년 6월 Chicago Tribune의 칼럼니스트 Mary Schmich는 고등학교 졸업식 연설문을 Tm기로 결심하였다. 가장 인상 깊었던 졸업식 연설중 하나로 꼽혔던 그녀의 연설은 당시 청첩장이 부족했다는 것을 통하여 충분히 증명되어 진다.
“The Sunscreen Speech”로 유명한 그녀의 기사(실제 제목은 ”Advice, like youth, probably, just wasted on th young”이다)는 호주의 가수 Bax Luhrmann이 그의 노래 “Everybody’s Free(To Wear Sunscreen)”의 가사로 사용함으로써 세계적인 명성을 얻게 되었다.
그녀는 그녀의 “연설”을 97년 졸업을 앞둔 그녀의 청중들 앞에서 시작하였다.
“썬크림을 바르세요.”
“제가 여러분에게 미래를 위해 한 가지 조언을 해주자면, 자외선 차단제를 바르라는 것입니다. 자외선 차단제의 장기적인 효과는 과학자들에 의해 증명된 것입니다. 하지만 제 충고는 제 경험에 의한 것입니다. 이제 충고를 시작하지요.”
그녀는 그랬다. 그녀는 그녀의 청중들에게 어떻게 살아야하는지 어디서 살아야하는지에 대한 유용한 충고를 해주었다. 그녀의 조언은 그녀의 어린 청중들에게 긍정적으로 받아들여지지 않았지만 그녀는 “무엇보다도 자외선 차단제를 바르라는 충고는 믿어도 됩니다”라면서 연설을 마쳤다.
한 가지 의문점으로, 꼭 자외선 차단제를 발라야 할까?
Zinc oxide는 현재 시중에서 판매되고 자외선 차단제의 중요 요소이다. Zinc oxide는 UVA와 UVB 영역에서 광흡수를 활발히 하기 때문에 햇빛에 의한 피부의 손상을 막는데 효과적이다. 또한 투명도에 대한 고객들의 요구에 따라 ZnO 입자는 평균 20nm 정도로 입자사이즈가 작아지고 있다.
피부의 표면층인 각질층에서 나노입자는 독성을 띄지 않는다. 하지만 피부 속 깊숙한 곳에서 “유해성분과 함께 나노물질에 대해 민감해질 수 있다”고 Biomedical Optics Express지에 실린 새로운 논문에서 말하고 있다.
호주와 스위스 대학의 연구팀들은 나노사이즈 ZnO의 독성은 계속해서 논란중이라고 말한다. 그러나 유감스러운 일을 당하기 전에 미리 조심하자는 측면에서 그들은 사람 피부에서 나노입자들의 분포와 흡수를 알아보기 위한 방법으로 quanttitative microscopy에 대해서 보고하고 있다.
피부 위에 있는 ZnO의 분포에 대한 정량 측정은 결코 쉽지 않다. 지금까지 시행했던 방법은 체외에서의 연구로 한정되어 있었고 피부 샘플을 다루기 어려워 많은 문제점이 따랐다. 예를 들면, 전자현미경으로 관찰하는 동안 피부의 운반 능력이 변하기도 하였다.
이 연구팀은 비선형적인 광학현미경을 이용하여 사람 피부에 ZnO가 흡수되는 이미지를 얻었다. NLOM을 통해 높은 콘트라스트의 이미지를 얻을 수 있는데 이것은 피부에 침투하지 않고 in vitro와 in vivo에서의 연구에 이용가능하다. NLOM을 통하여 ZnO의 비선형적 광학특성에 대하여 강조할 수 있다. 벌크 ZnO의 비선형적 광학특성은 잘 알려져 있지만, 나노크기의 ZnO는 양자구속효과에 의하여 다른 광 발광(photoluminescence)을 보인다. NLOM 이미지는 광발광에 의한 두 광자 흡수 현상을 바탕으로 하고 있다. 레이저빔은 샘플을 지나 축을 따라서 스캔하여 초점부피에서 “두 가지 비선형 광학 반응”을 끌어낸다. 빛에 의한 굴절률의 변화는 렌즈효과를 불러온다.
연구팀은 평균 입자 사이즈가 21nm인 시중에서 구할 수 있는 자외선 차단제인 Zinclear를 이용하여 피부 샘플에 대하여 연구하였다. 연구 결과에 따르면 ZnO 나노입자는 피부의 표면층인 각질층과 피지후에서만 발견되었다. 측정하기 힘든 아주 적은 양만이 피부 깊숙한 층에서 발견되었다.
이 논문은 두 광자흡수의 물리학, ZnO 나노입자의 광발광, 그리고 자외선 차단제 용액이 유기용매인지 극성용매인지에 따른 ZnO 나노입자의 분포 의존성에 대해서 언급하고 있다. 그리고 논문의 마지막 글에 Schmith의 자외선 차단제를 바르라는 조언에 대하여 긍정적인 견해를 밝혔다.
“Characterization of optical properties of ZnO nanoparticles for quantitative imaging of transdermal transport” 논문은 Zhen Song, Timothy A. Kelf, Washington H. Sanchez, Michael S. Roberts, Jaro Ricka, Martin Frenz 그리고 Andrei V. Zvyagin에 의해 쓰이고 Biomedical Optics Express에 게재되었다. ACB
<그림> 사람 피부가 흡수한 Zinc oxide의 분포. 검정선(위)은 피부의 표면이고 파랑선은 각질층 안의 ZnO 나노입자의 분포이고 분홍선은 피부를 나타낸다.

금속 나노입자로 장식된 그래핀 산화물
그래핀은 기존의 재료에서는 발견되지 않는 이례적인 물리적 및 전기적 성질을 가진다. 나노입자로 그래핀 표면을 코팅하는 것은 재료의 성능을 더 향상시킬 수 있지만, 제조 시에 많은 문제점을 가지고 있다. A*STAR 싱가포르 제조기술 연구소(A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology)와 난양 기술 대학(Nanyang Technological University)의 연구진은 그래핀 표면을 금 나노입자로 장식할 수 있는 손쉬운 방법을 개발했다. 이렇게 만들어진 재료는 장식되지 않는 그래핀에 비해서 더 민감한 가스 검출 능력을 가졌다.
고순도 그래핀은 고품질 흑연의 기계적 박리를 통해서 얻을 수 있지만, 이 방법은 대량 생산에는 적합하지 않다. 이번 연구진은 환원된 그래핀 산화물을 집중적으로 조사했고 이 그래핀 산화물 속에 코팅된 금 나노입자가 재료의 물리적 성질에 어떤 영향을 끼칠 수 있는지를 연구했다. 연구진은 화학적 환원 전에 염화 금산(chloroauric acid) 속에 그래핀 산화물 시트를 침전시킴으로써 금 장식된 환원된 그래핀 산화물을 얻을 수 있었다.
금속 나노입자의 형성은 전에도 보고되었지만 이번 연구결과는 이런 시스템의 전기적 성질을 조사한 첫 번째 사례이라고 연구진은 말했다. 전기적 특성을 조사한 결과, 금 장식된 환원된 그래핀 산화물은 양전자로 도핑되었고, 그렇지 않은 환원된 그래핀 산화물보다 더 낮은 전도성을 가졌다. 더 낮은 전도성은 금속 나노입자에 의한 전하의 산란 때문에 발생할 가능성이 높다. 라만 분광기로 확인했을 때, 양전자 도핑은 금 나노입자의 형성 동안 그래핀 산화물에서 금속 염까지 전자의 전달 때문에 발생되었다.
연구진은 금 장식된 그래핀 산화물 층에 다양한 가스를 노출시켰을 때 흥미로운 결과가 발생한다는 것을 발견했다. 황화수소(전자 도너로 이용되는 가스)에 노출시켰을 때, 금 장식된 그래핀 산화물 층의 전도성은 높은 감소를 보였는데, 이것은 시트에 전자가 주입되었다는 것을 나타낸다. 즉 이것은 전도성 홀의 수를 낮추는 결과를 초래한다. 황화수소에 노출될 시에 변형되지 않은 그래핀은 이산화질소와 같은 산화 가스에 민감하지만 황화수소와 같은 독성 가스에는 민감하지 않기 때문에 이번 전류 변화는 중요하다. 또한 이런 민감성은 금 나노입자가 존재할 때 더 높은데, 이것은 환원된 그래핀 산화물 판 속에 추가적인 홀(hole)의 주입을 가능하게 하기 때문에 발생한다. 이것은 더 높은 전도성을 초래한다. 연구진은 은 장식된 환원된 그래핀 산화물로 추가적인 실험을 수행했는데, 이때도 유사한 결과가 도출되었다.
나노입자로 장식된 재료의 민감도는 부착된 나노입자의 수를 변경시킴으로써 변화될 수 있었다. 이것은 금속 나노입자의 삽입이 그래핀에 새로운 감지 능력을 어떻게 이끌 수 있는지를 보여주는 첫번째 연구결과였다고 연구진은 말했다. 이 연구결과는 Journals of Materials Chemistry에 “Hybrid graphene?metal nanoparticle systems: electronic properties and gas interaction” 라는 제목으로 게재되었다. GTB
<그림 1> 그래핀 표면에 황화수소 가스 분자가 부착된 모습을 보여주는 모식도
<그림 2> (왼쪽) 환원된 그래핀 산화물 위에 금 나노입자를 부착시켰을 때의 에너지 변화를 보여주는 모식도. (오른쪽) 환원된 그래핀 산화물과 금 장식된 환원된 그래핀 산화물의 황화수소 농도에 따른 감도 변화

LSI, 빛으로 접속
富士通硏  「경(京)」을 추월한 슈퍼컴퓨터에
富士通硏究所(川崎市 中原區, 사장 富田達夫)는 LSI칩 사이를 빛으로 접속(광인터커넥트)하기 위해 필요한 소형 실리콘 포토닉스 광원을 개발하여 세계 최초로 온도 조정이 불필요한 구조로 만들어냈다. 종래의 전기접속에서 광접속으로 바꾸면 현재, 세계 최고속의 슈퍼컴퓨터 「경」의 100배 이상의 연산속도를 가진 초고속 슈퍼컴퓨터를 실현했다.
개발한 것은 LSI의 싱장부인 중앙연산처리장치(CPU) 사이에서 대용량의 정보를 고속으로 주고받기 위한 광 인터커넥트 기술. CPU의 옆에 도는 빛의 송수신기에 탑재할 광원을 실리콘과 빛의 융합기술인 실리콘 포토닉스 기술로 제작했다.
광접속으로 하면 앞으로 CPU 사이에서 매초 수십 테라비트 급이 대용량 정보를 보낼 수 있게 되는 이외에 실리콘 반도체의 제조기술을 사용하여 싼값에 집적화, 대규모화할 수 있게 된다. 이번에 광송수신기에 탑재할 광원과 광변조기의 동작 파장을 자동적으로 일치시키는 기구를 도입하여 온도조절을 불필요하게 함으로써 소형화와 저소비전력화를 아울려 실현했다.
슈퍼컴퓨터의 연산속도는 최근 1.5년에 약 2배의 속도로 가속화하고 있다. 현재, 2020년 무렵을 타깃으로 하여 슈퍼컴퓨터 「경」의 100배 이상의 능력을 가진 엑사 FLOPS(매초 100경 번의 부동소수점 연산성능)의 차세대 슈퍼컴퓨터의 개발이 검토되고 있다. 일간공업

촉매에 니켈과 루테늄 화합물
연료전지 기술
九州大學대학원공학연구원의 小江誠司 교수는 촉매에 백금이 아니라 니켈과 루테늄 화합물을 사용한 연료전지(FC)의 기초기술을 개발했다. 발전성능은 백금을 사용하는 종래의 FC와 비교하여 25분의 1을 실현했다 앞으로 발전성능을 높일 수 있는 연구를 계속해 나간다. 또 FC를 연구개발하고 있는 다이하츠工業과 공동연구를 시작한다.
FC에는 수소에서 전자를 꺼내는 전극과 산소와 수소가 반응하여 물이 생성되는 전극이 필요하다. 小江교수는 2008년에 니켈과 루테늄을 사용하여 수소에서 전자를 꺼내는 전극을 개발한 바 있고, 물이 생성하는 전극 개발에 들어가 있었다. 小江교수는 「앞으로 백금과 어깨를 나란히 할 발전성능을 목표로 하겠다」고 말하며 고가이며 고갈성 자산인 백금을 대신할 촉매 개발을 진행하고 있다. 일간공업

도전성 고분자로 만든 플러스극(正極)
양산 플랜트 제작 착수
자동차용 높은 내구(耐久) 축전지용 저가 제조 지향
이멕스(大阪府 吹田市, 사장 瀨和信吾)는 높은 내구성 축전지의 실용화에서 과제가 되었던 도전성 고분자제 플러스극의 얀상 플랜트 제작에 착수했다. 플러스극 제조 기술을 공여할 곳으로 타진을 받은 3개 회사 중에서 선발하여 2012년 3월까지 완성할 계획이다. 이 축전지는 리튬이온 2차전지에 비해 내구성과 출력밀도가 높아 자동차용 새 전지로서 채용을 추진하고 있다.
종래의 리튬이온 2차 전지 플러스극은 금속산화물계 결정이기 때문에 충방전을 반복하면 결정 파괴를 일으켜 성능이 저하된다. 이에 대해 이멕스의 유연한 구조의 도전성 고분자는 잘 열화되지 않아 1만 번 이상의 충방전 내구성이 있다.
충전 후의 전지 수명으로 이어지는 에너지 밀도는 1킬로그램 당 60-80와트 시(時)로 납전지의 약 3배. 출력밀도는 동 7000와트로 전기자동차용 리튬이온 2차 전지의 3.5배. 전동 퀵보드로 실장 테스트, 플러스극과 전지 본체의 실용화를 검토하는 전지 메이커 5개 사가 실증을 끝냈다고 한다.
원가도 전해중합법에 의한 플러스극 시트 양산 플랜트가 투자액 1억 엔. 출력 1와트 시 당 시트 제조 원가는 수십 엔으로 종래 플러스극의 약 10분의 1, 전지 전체적으로도 리튬이온 2차 전지의 3분의 1에서 4분의 1로 제조할 수 있을 시산이다.
이 축전지는 티오펜 등 도전성 고분자가 플러스극, 마이너스극은 리튬을 흡착한 카본계. 전해액 속에 절연한 플러스 마이너스 전극을 담그는 구조와 고속충전 가능한 캐퍼시터적 기능으로 「캐퍼시터 전극」이라고 이름지었다.
이멕스는 産業技術總合硏究所의 전 연구자들에 의한 벤처. 약 10년에 걸쳐 도전성 고분자에 의한 인공근육 등의 연구를 하고 있다.
일간공업

금도금 표면의 광택 얼룩 수치화
소형검사장치 개발
産業技術總合硏究所는 광택 얼룩의 원인이 되는 금도금 표면의 조도(粗度) 분포를 화상(畵像)・수치화하여 좋고 나쁨을 자동 판별하는 소형검사장치를 住友電工 프린트서키트(滋賀縣 甲賀市)와 공동으로 개발했다. 플렉시블 프린트 회로기판(FPC)이외에 금도금을 한 전자부품 등의 외관검사에 사용한다. 일본 내 검사장치 메이커에 기술 이전하여 제품화를 추진한다.
이 검사 장치는 종래의 목시(目視)와 달리 광학적 방법을 사용하여 도금 표면을 측정, 표면 조도를 자동 측정한다. 목시에 의해 품질이 고르지 못한 점을 방지함과 동시에 메이커와 사용자마다 다른 품질기준에 대응한다. 일간공업

석탄가스화 복합발전용 촉매
출력 2% 개선
日立製作所는 이산화탄소 회수 기능이 부가된 석탄가스화 복합발전(CCS-IGCC)에서 증기 터빈의 발전을 고효율화하는 저온작동형 시프트 촉매를 개발했다. 이산화탄소(CO2)를 회수할 때 필요한 수증기 사용량을 종래의 3분의 1로 줄이고, 출력을 2% 개선할 수 있다. 앞으로 실증실험을 거듭하여 2018년의 실용화를 목표로 한다. CCS-IGCC에서는 CO2를 회수하는 만큼 발전효율이 저하되는 경향이 있다. 적은 수증기의 양으로 효율적으로 일산화탄소(CO)를 CO2로 전환시킬 필요가 있었다.
시프트 촉매는 CO를 주성분으로 하는 석탄가스를 수증기와 반응시켜 CO2로 전환하는 공정에서 사용한다. 종래의 시프트 촉매는 저온 영역에서는 반응속도가 작고, 반응을 촉진시키려면 사용온도를 높이 필요가 있어, 수증기 양의 증가로 이어지고 있었다. 日立은 촉매구조를 재검토함으로써 저온 영역에서의 반응속도를 높여 수증기 양의 삭감과 발전의 고효율화를 실현했다.
CCS-IGCC는 석탄을 가스화하고 가스 속에 포함된 CO를 수증기와 반응시켜서 수소와 CO2로 전환하여 CO2를 분리회수함으로써 수소를 주성분으로 하는 연료로 전환한다. 그 연료를 사용하여 가스터빈이나 증기 터빈을 발전한다. 일간공업

LED 조명 유리 세라믹 기판 생산량 배증
10억 엔 투자하여 월 4000만 피스
旭硝子는 고출력 발광다이오드(LED)조명용 유리 세라믹스 기판의 생산능력을 배증하는 방침을 굳혔다. 능력을 월 약 4000만 피스로, 현재의 월 약 2000만 피스에서 끌어올린다. 투자액은 약 10억 엔. 2012년 내에 증설을 검토하고 있으며, 수요동향을 보면서 올 봄에 상세한 시기를 결정한다. 이 회사는 고출력 LED조명용 기판의 시장규모가 2020년에는 1000억 엔 규모가 되리라 전망하며 이 시장에서 20% 이상의 점유율 획득을 목표한다.
기존이 타이완 공장에 새 라인을 도입할 방침. 이 회사의 유리세라믹스 기판은 자동차의 헤드라이트와 실외용 조명 등 고출력 LED용. 유리를 사용함으로써 수지 기판에 비해 고온 하에서의 내열성이 우수하다. 또 반사율도 높기 때문에 알루미나 기판에 대해 휘도가 약 20-30% 향상한다. 기판 자체의 방열성도 우수하므로 장시간 사용해도 반사율이 저하되지 않는다.
LED는 수명이 길어 에너지 절약에 공헌할 제품으로서 시장 확대가 전망되고 있다. 또한 일본 내에서는 東日本大震災로 절전 의식이 한층 높아져 LED 시장 확대를 뒷받침하고 있다.
旭硝子는 2010년에 LED 조명용 유리세라믹스 기판 사업에 참여했다. LED 조명의 보급 등을 배경으로 이 기판의 문의가 호조를 보여 앞으로도 수요확대를 전망할 수 있으리라 판단하고 있다. 사업의 본격 성장을 내다보고 새로이 LED 기판에 유리・세라믹스・하이브리드・팩케이지 「GCHP」라고 상품 이름을 지었다. 일간공업

고체표면 분자의 종류
초속 30코마 연속 측정
高에너지 加速器硏究機構와 慶應大가 방법 연구
고성능 촉매 개발에 길
高에너지 加速器硏究機構와 慶應義塾大學의 연구팀은 고체물질의 표면에 있는 분자의 종류와 양을 1초 동안 30코마의 속도로 연속 측정하는 방법을 개발했다. 초속 30코마는 세계 최고속이라고 한다. 자동차의 배기가스 정화 시에 촉매 표면에서 일어나는 화학반응을 실제의 동작 상태에 가까운 조건에서 관찰할 수 있다고 한다. 고성능한 촉매의 개발로 이어질 가능성이 있다.
개발한 것은 특수한 X선을 사용한 「파장 분산형 연(軟) X선 흡수분광법」이라는 측정법. 일산화탄소(CO)와 산소(O)의 화학반응이 금속인 이리듐의 표면에서 진행되는 모습을 관찰했다. 이리듐 표면에 부착되어 있던 산소가 CO를 외부로 흘러 보내기 시작하자 급격히 줄어서 150초 만에 완전히 산소가 없어지고 표면에 CO가 남는 모습을 확인할 수 있었다. 일간공업

형광변화로 가스종류 검지
京大 등 새 재료개발
京都大學의 北川進 교수, 植村卓史 준교수 등은 고휘도 광과학 연구센터, 이화학연구소, 大阪府立大學, 金澤大學과 공동으로 가스의 종류와 농도를 형광변화로 검지할 수 있는 새로운 가스센서 재료를 개발했다. 대기 중의 가스에서 이산화탄소(CO2)만을 식별하고, 그 농도를 형광변화로 나타내는데 성공. 유해가스나 폭발성 가스 등의 존재를 사람의 눈으로 신속하게 검지할 수 있게 된다.
연구에서는 약 0.7나노미터 사방의 나노 세공(細孔) 속에 형광분자를 넣은 복합체를 합성・복합체는 검지하고자 하는 가스만을 흡착하도록 설계되어 있다. 나노세공에 구조변화가 일어나면 형광분자의 구조도 같은 타이밍에서 변화한다. 가스의 종류와 농도에 따라 복합체의 구조변화의 방식이 달라지므로 형광분자에서 발하는 색이나 강도에서 흡착한 가스의 종류와 농도를 특정할 수 있다.
기존의 가스센서에 비해 재이용성이 높으며 다채로운 가스에 대해 유효하다는 점에서 산업, 보안, 환경 분야에서의 이용에 유효하다고 보고 있다. 일간공업