신재료·신기술  해외정보

규조토에 방사선 차폐성능 콘크리트의 2배 있는 것 확인
붕소 등 흡착으로
秋田대학 공학자원학부부속 소재자원시스템 연구시설의 村上英樹 강사는 규조토(크리스토벌암(岩) 포함)에 콘크리트의 약 2배나 되는 방사선 차폐특성이 있다는 것을 밝혀냈다. 앞으로 의료용 방사선 치료 장치에서 발생하는 2차 중성자의 차폐 재료나 방사성폐기물의 이송용 저장용기 등에 대한 규조토의 이용이 기대된다.
村上강사에 따르면 규조토의 표면에는 중성자의 속도를 감속시키는 수소가 다량으로 존재함과 동시에 미량의 리튬과 붕소 등 중성자 차폐효과가 있는 원소도 포함되었는데 콘크리트에 비해 같은 질량 당 약 2배의 중성자 차폐성이 있다고 한다.
규조토만으로 방사선 차폐를 할 수도 있는데, 다공·4경량이라는 특성을 살려서 열중성자 흡수 능력이 큰 붕소나 감마선 차폐효과가 높은 지르코늄을 흡착시키면 차폐성이 높아진다는 것을 알았다. 또한 허니컴을 첨가하면 중성자나 감마선 차폐 이외에 약 1700℃까지 내열성도 증가된다.
차폐 재료의 개발·제조에 대해서는  해상기술안전연구소(東京都 三鷹市), 규조토 채굴·판매에는 중앙실리카(秋田縣 北秋田市, 사장 奧田博昭)와 공동으로 특허를 출원했다. 秋田縣 북부에서 산출되는 순도가 높은 규조토를 사용하여 원자력관련시설용 등의 방사선 차폐제품의 개발을 추진한다. (일경산업)

스테인리스에 막, 긁힘 방지 코팅 기술 개발, 불소 입자로 매끈하게
TOTO는 스테인리스에 긁힘이 생기는 것을 방지하는 코팅 기술을 개발했다. 실리카로 된 세라믹스 막에 불소입자를 섞어 표면을 매끄럽게 했다는 것이 특징이며, 이 기술을 응용한 시스템키친을 발매했다. 
스테인리스 표면에 직경 5마이크로미터의 탄력성 있는 불소입자를 등간격으로 배치한 두께 3마이크로미터의 세라믹스 막을 형성했다. 표면에 나온 불소 입자가 마찰계수를 저감한다. 흙으로 빚은 냄새에 상당하는 무게로 표면을 긁는 실험을 한 결과, 2500회 왕복까지 긁힘이 없다는 것을 확인했다. 종래의 세라믹스 막의 5~10배의 내구성이 있다고 한다.
또 불소입자는 물때와 화학결합하기 어렵다. 오염의 부착을 방지할 수 있어 스펀지로 가볍게 문지르기만 하면 물때를 벗겨낼 수 있다고 한다. 새로 개발된 코팅기술은 수지 등에도 응용이 가능해 욕조 등에도 용도를 확대할 계획이다. TOTO는 자사제품에 응용할 뿐 아니라 외판도 검토하고 있다. (일경산업)

구부러짐에 강한 탄소섬유 개발, 차체나 항공기 구조재료로 사용
GSI 크레오스는 카본나노튜브(통상탄소분자)를 도입하여 압축강도를 종래에 비해 25% 높인 탄소섬유 복합재료를 개발했다. 구부러짐에도 강하여 탄소섬유 복합재료의 슬림화와 경량화로 이어진다. 항공기의 구조재료나 자동차의 차체에 사용하면 연비향상을 기대할 수 있기 때문에 1~2년 이내의 상품화를 목표로 하고 있다.
탄소섬유복합재료는 탄소섬유에 에폭시 수지를 섞어서 만든다. 대표적인 경량소재인 알루미늄 합금의 반의 무게로 2배의 인장강도를 갖는데, 구부렸을 때에 가해지는 힘에 약하다는 것이 결점이었다. 개발한 재료는 에폭시 수지에 독자적으로 개발한 적층형 카본나노튜브인 ‘카르벨’을 섞었다. 이 나노튜브는 바닥이 빠진 컵을 겹쳐놓은 듯한 구조로, 에폭시 수지와의 밀착성이 높아 탄소섬유의 틈새에 골고루 분산된다.
나노튜브는 탄소섬유의 8배의 강도를 갖기 때문에 4.5% 섞은 결과 압축강도가 종래의 537메가파스칼에서 572메가파스칼로 향상됐다. 항공기의 구조재료로 사용하면 상공에서 기내에 가해지는 압력에 견딜 수 있고, 자동차에도 범퍼 등 사용할 수 있는 부분이 늘어날 것이라고 한다. 가격은 종래품의 약 1.5배로 보고 있는데 양산효과로 종래품과 비슷한 수준으로 낮추어 우선 자동차 메이커 등에 판매할 생각이다. (일경산업)

도전성 1000배의 산화주석계 미세 분말, 슬림형 TV용으로 응용 전망
三菱매터리얼은 종래 제품의 1000배 이상의 도전성을 가진 산화주석계 미세분말을 개발해 판매를 시작했다. 도료로 만들어 합성수지 필름에 바르면 투명한 도전막이 되어 정전기의 발생이나 먼지 흡착을 방지하는 기능을 발휘한다. 슬림형 텔레비전이나 반도체 주변재료용의 수요를 전망하고 있으며 도료 메이커에 판매한다.
‘S-2000’은 三菱매터리얼 자회사인 젬코(秋田市)가 종래 제품인 산화주석계 도전성 분말 ‘S-1’의 공정을 개량하여 개발했다. 같은 종류의 타사 제품 분말은 도전성이 높이기 위해서 중금속인 안티몬을 섞는 것이 일반적이다. 신제품은 S-1과 마찬가지로 안티몬을 섞지 않고 전자를 불안정하게 하여 도전성을 높이고 있다. 1센티미터 당 저항값은 10~50옴으로 낮아, S-1의 1000배 이상의 도전성을 갖는다.
S-1의 경우는 마이크로미터 단위였던 알맹이의 크기도 30나노미터까지 축소했다. 또한 필름에 바를 때 투명성을 유지할 수 있도록 했다. 중금속인 안티몬을 포함하지 않아 안전성이 높아졌으므로 식품포장용 필름 등에도 사용할 수 있다고 한다. 도료 타입의 상품 등도 포함하여 첫해 5천만 엔의 매상을 전망한다. (NK)

탄소섬유로 하천정화하는 기술 개발, 오니 발생량 적어
新日本製鐵이 개발한 탄소섬유를 이용한 수질정화기술이 國土交通省 大和川 하천사무소(大阪府 柏原市)발주의 奈良縣 내의 하천정화시설 3곳에서 채용되었다. 탄소섬유에 부착한 미생물의 작용으로 유기물을 분해 수질을 정화한다. 탄소섬유에 의한 정화기술을 사용한 대규모 정화시설은 일본에서는 최초라고 한다. 수주액은 공사비 포함 약 5천만 엔이다.
종래의 플라스틱제 사상(絲狀)의 접촉재에 비해 대량의 미생물을 유지할 수 있기 때문에 효율적으로 정화할 수 있어 오니의 발생량을 줄일 수 있다. 탄소섬유의 무게 100~1000배의 미생물을 유지할 수 있다. 설비비용이나 운전비용을 20~30% 삭감할 수 있다.
직경 7마이크로미터의 탄소섬유를 특수한 수용성 접합제로 복수로 다발을 묶었다. 물 속에 담그면 접합제가 녹아서 탄소섬유 한 가닥 한 가닥이 떨어져 물 속에서 퍼진다. 탄소섬유의 길이나 부착하는 간격 등을 연구하여 미생물이 활동하기 쉽도록 했다. 정화능력은 종래와 변함이 없다고 한다.
앞으로 공공의 정수장을 중심으로 판매하여 조기에 5억~10억엔의 매상을 올릴 계획이다. (일경산업)

방청도료 기술 개발, 유리 피막으로 효과 오래 유지
선로드技建(廣島市 南區, 사장 原隆)은 도금 강재의 녹을 장기간 방지하는 도장기술을 개발했다. 유리 성분을 포함한 도료를 발라서 용접부분 등 녹이 슬기 쉬운 부분이라도 통상의 3배 이상 오래 유지할 수 있다. 염해를 받기 쉬운 철강재의 방청용으로 외부에 판매한다. 아울러 자사의 철강 제품에 채용한다.
2004년도 ‘廣島縣벤처기업사업화지원보조금’을 받아 특수한 유리를 미세입자상으로 만들어 피막으로 밀착 도장하는 기술을 확립했다. 철강 메이커와 도료 메이커의 기술협력을 얻었다.
방청가공의 대상은 부식에 강한 고내식성 도금 철강재로 용접부나 절단부처럼 도금으로부터 강철이 그대로 드러나게 되는 부분은 녹이 잘 슬기 때문이다.
사내의 실험설비에서 염수분무, 건조, 습도상승을 반복하여 내구실험을 실시했다. 이것을 표준적인 방청실험인 1000시간의 3배에 해당하는 3000시간 계속한 결과, 가공한 철강재의 실험조각에는 거의 녹이 발생하지 않았다. 한편 가공하지 않은 쪽은 전체가 녹으로 덮였다. 이 실험결과로 실용화하면 통상의 내구 년수인 20~30년을 상회하는 50~60년간 녹을 방지할 수 있으리라 보고 있다.
바닷물에 노출되는 선박의 철강재 부분이나 다리, 연안의 철강구조물 이외에 여러 도금강재에서 효과를 기대할 수 있다고 하며 기술공여할 곳을 개척할 예정이다. 자사의 주력제품인 고속도로 진입금지용 철책이나 차음벽의 철강재에도 이용한다.
이 회사는 “품질이 향상되어 장기적으로 수리비용도 절약할 수 있어 전체적으로 원가를 줄일 수 있다”고 말하고 있다. (일경산업)