[신기술 소개] 원심력을 이용한 고효율 후막 열전소자 제작

KIC News, Volume 11, No. 3, 2008

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프로젯 저팬, 방사선기술 활용 은나노입자 부착 항균섬유 상품화

섬유재료 개발 회사인 프로젯 저팬(http://projetjapan.co.jp/)은 오사카(大阪) 대학 대학원과의 산학연계를 통해 항균⋅방취 가공 섬유의 상품화를 추진하고 있다. 가타오카 다케(片岡 嵩) 사장 은 ‘방사선 조사에 의한 안정성 높은 본격적인 항균섬유 제품은 처음’이라며, ‘유아, 노인 대상 용 품 및 병원 업무용, 애완동물용 분야 등 폭넓은 분야에서 항균섬유의 용도를 개발하고 상품화를 진행할 예정’이라고 하였다.

오사카 대학 연구팀이 개발한 방사 조사에 의한 나노 입자제조 기술을 응용하였는데, 구체적으 로는 한 변이 10 m인 입방체 수조 1통 분량의 물에 항균효과가 강하고 식품 첨가물이나 정수기 에도 사용되는 안전한 은 1 g을 넣은 수용액에 섬유소재를 담근다. 이것에 감마선 또는 전자선을 조사하면 은 이온의 환원 반응이 진행하여 섬유표면에 은 나노입자가 부착된다. 은 이온이 각종 박테리아 세포에 강하게 흡착하여 박테리아의 세포효소를 블록킹하여 사멸시키는 것이다.

이 기술은 천연이나 합성 섬유소재 등 거의 모든 섬유소재에 적용할 수 있다. 방사선 기술은 의료기구의 멸균 또는 발아를 방지한 감자 등에 응용되고 있는 사례는 있었지만, 이러한 응용은 거의 없었다. 오사카 대학과 협력을 통해 방사선 기술을 활용하여 저렴하고 간단한 방법으로 항 균섬유를 양산화할 수 있을 것으로 기대된다. 항균방취효과에 대해서는 사단법인 섬유평가기술협 의회의 인정 기준을 만족하였다.

출처: 후지산케이 2008.04.29 (http://www.business-i.jp) 소 대 섭 (KISTI)

원심력을 이용한 고효율 후막 열전소자 제작

산업기술총합연구소(AIST)의 키네무치 요시아키(杵鞭義明) 등은 신토(新東) 공업(주)와 신토 (新東) V Cerax (주)와의 공동연구를 통해 원심력에 의한 균일가압을 이용한 신공정인 원심가압 용융법(遠心加壓溶融法)을 개발하여 비스무스-텔루륨계 고성능 열전후막을 제작하는데 성공하였 다(Figure 1). 이 공정을 통해 단결정에 가까운 구조의 두꺼운 막을 얻었으며, 열전특성은 실용화 수준의 성능을 나타냈다. 열전후막을 이용한 열전발전 소자는 공냉(空冷) 핀으로도 작용하여 자 연냉각에서도 발전에 충분한 온도 차이를 확보할 수 있고, 또 곡면형상의 배기관 등에도 사용할 수 있는 특징을 갖는다. 이번의 원심가압용융법은 단결정에 가까운 열전후막을 얻을 수 있을 뿐 만 아니라, 종래의 열전후막 제작법보다 제조 공정을 대폭 단순화함으로써 재료의 수율을 크게 개선할 수 있다.

원심가압용융법은 미리 구가공(溝加工)을 한 거푸집(절연산화물 기판)에 일정량의 원료분말을

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충진(充塡)한 후, 뚜껑을 씌워 폐쇄 공간을 만든다. 이 기판에 두께 방향의 원심력을 가하면서 원 료를 용융⋅응고시켜 열전후막을 얻는 방법이다(Figure 2). 밀도가 100%에 가까운 막을 얻을 수 있다. 도금법과 비교하여 공정이 간단하며, 상당히 두꺼운 막의 제작도 가능하다. 이의 결과는 열 전발전 소자의 고출력화, 저비용화, 소형화를 앞당길 것으로 기대된다.

Figure 1. 기판(좌)과 기판 상에 형성된 두께 200 μm의 열전후막(우)

Figure 2. 원심력에 의한 폐쇄공간에 비접속 가압을 통해 고성능 열전후막 제작

출처: AIST 2008.3.10 (http://www.aist.go.jp) 소 대 섭 (KISTI)

수소 차단성이 뛰어난 점토막 플라스틱 복합재료 개발

일본 산업기술종합연구소(Advanced Industrial Science and Technology, AIST)는 탄소섬유강

화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics, CFRP)의 탄소섬유에 점토막을 넣고, 가열 및 가열

후 샌드위치 성형방법을 이용하여 수소 차단성이 뛰어난 점토막 플라스틱 복합재료를 개발하였

다. CFRP의 탄소섬유를 세 장씩 쌓고, 그 사이에 점토막을 넣고 가열, 가압하여 두께 1 mm 판

형태의 시험체를 만들었으며 7기압의 수소를 이용한 가스크로마토그래피법에 의해 측정된 시험

체의 수소 차단성은 기존에 보고된 재료와 비교하여 100배 이상으로 나타났다. 이 결과는 길이 5

m, 직경 1 m, 압력 50기압의 수소탱크에서의 가스 누출량이 연간 0.01%에 해당하는 차단성이다.