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여러가지 첨단과학의 원리를 즉자적으로 관찰할 수 있는 과학적 장난감이 가득하다.
한국에도 소개하여 악세사리나 과학완구로 활용하면 좋겠다.

나노분말소재(TIO2)

나노분말소재

등록일자 2003-08-13

나노분말소재의 개요

나노기술이라 함은 나노미터(nm) 즉 10억분의 1m(10-9m)) 수준에서 물질 혹은 소자(시스템)를 다루는 기술을 총칭하는 것이라할 수 있는데 재료적인 관점에서 보면 수 개 내지 수 백개의 원자 혹은 분자 크기를 갖는 소재를 다루는 기술에 해당한다. 우리가 알고 있는 대로 물질의 성질을 결정하는 최소단위는 분자(경우에 따라서는 원자)이므로 나노소재기술은 현재의 과학상식으로는 마지막 소재기술이라 할 수 있다. 이러한 나노소재기술은 1~100nm크기 영역에 있는 구조체(나노구조체)를 합성하고, 합성된 나노구조체의 특성을 이해(측정,분석)하며, 나노구조체의 활용기술을 개발하는 일련의 기술을 말한다. 나노기술은 단순히 대상물의 크기 영역 때문에 부각된 기술은 아니며 1~200nm영역에 있는 대상물들은 그 이상의 크기를 갖는 물질들에서는 찾아볼 수 없었던 독특한 물성을 나타내는 경우가 많기 때문에 최근 21세기 중요기술 분야 중의 하나로 부각되고 있다. 나노소재는 나노기술의 바탕을 이루는 기반기술인 동시에 나노 구조체가 나타내는 특이한 현상들의 관점에서는 나노기술의 핵심이 된다고 할 수 있다.

나노분말소재기술의 중요성과 주요분야

나노분말이 중요한 이유는 여러가지 활용분야에서 micron 혹은 submicron분말이 갖지 못하는 특성을 갖기 때문이다. 나노분말의 이러한 특징은 분말의 크기가 작아짐에 따른 비표면적 증가효과(surface-area effect) 및 모세관 효과(capillarity effect)때문에 나타나는 것이 대부분이다. 나노분말이 많은 관심을 끌고 있는 또 다른 이유는 분말 그 자체의 이용 외에 다른 형태로 가공되어 사용될 수 있는 많은 가능성이 있기 때문이다. 예를 들면 여러가지 기능성 소결부품으로 제조(벌크형태)가 가능하고 광학코팅이나 열차폐 코팅으로 사용이 가능하며(박막 혹은 후막) 다른 소재의 기지에 분산시켜 복합재료의 형태로 사용이 가능하다.

나노분말기술의 주요분야로서는 분말합성기술, 분말평가기술, 분말응용기술로 나눌 수 있고 또한 그러한 기술분야별로 핵심기술 및 핵심기술의 구현에 필요한 기반기술로 나누어 살펴 볼 수 있다.
○ 분말합성기술
핵심기술 : 공정설계 및 장비제작, 공정제어(형상 및 물성 제어), 분말회수, 분말표면 개질 등
기반기술 : 화학공정기술, 화학반응제어, 유체역학, 분체공학 등
○ 분말평가기술
핵심기술 : 형상분석, 성분 및 표면분석, 상 및 결함분석 등
기반기술 : 데이터프로세싱, 표면화학 및 국소영역 미소분석, 구조분석 등
○ 분말응용기술
핵심기술 : 분산, 코팅, 성형, 소결 등
기반기술 : 콜로이드화학, 고분자공학, 표면화학, 정밀가공(금형), 유체역학, 탈지, 수축제어, 미세조직 제어 등

나노분말소재의 용도

나노분말소재는 그 종류가 다양하여 그 응용범위도 대단히 넓은 편이다. 이를 여러 응용사례들 중에서 분말의 이용하는 형태에 따라 종류를 구분하면 분말 자체로 활용하는 것, 다른 물질에 분산시킨 상태로 사용하는 것, 다른 물질(부품)의 표면에 코팅하여 사용하는 것, 성형 후 치밀화시켜 사용하는 것(소결체) 등으로 나눌 수 있다.

(1) 분말 자체로 활용하는 것

나노분말형태(powder type)로 사용하는 경우의 대표적인 에는 초정밀 연마 및 마모손상을 줄이고자 하는 용도로 사용하는 경우를 들 수 있다.
기존의 미크론 크기 연마제를 사용했을 경우와 비교하면 더욱 정밀한 연마효과를 낼 수 있고 특히 광학부품을 나노연마제(abrasive)로 연마(polishing)함으로써 표면산란을 현저히 줄일 수 있어서 광부품 표면의 가공에 쓰인다. 나노분말연마제의 가장 대표적인 적용 예는 SiO2, CeO2, MnO2, FeO3 등 매우 다양한 분말들을 단독 혹은 복합으로 다양한 목적을 위해 사용하는 최근 반도체 제조공정의 가장 핵심공정으로 자리잡은 CMP(화학기계적 평탄화 : Chemical Mechanical Planarization) 공정이다.
한편 자동차엔진오일에 금속나노분말을 첨가하면 실린더 내벽의 마모 손사이 현저히 줄어든다는 것이 알려져 있으며 첨가제 제품이 판매되고 있다. 엔진오일에 첨가되는 분말은 주로 구리(Cu) 혹은 구리-니켈(Cu-Ni)의 나노분말이다. 금속나노분말 이외에도 고체 윤활제로 많이 사용되어온 분말로는 흑연(C), 질화붕소(BN), 이황화몰리브데늄(MoS2)이 있으며 최근에는 이황화텅스텐(WS2)나노분말이 윤활제로 사용되고 있다.

(2) 촉매로 사용하는 경우

나노분말은 분말의 크기가 나노화되면 분말의 상대적 표면적이 늘어나므로 반응에 기여하는 면적이 증가하고 분말의 크기가 작아지면 큰 크기의 분말에서는 볼 수 없엇던 물성을 나타내는 경우가 많다. 이러한 성질을 이용하는 예로서는 금속의 경우 분말의 크기가 나노화되면 촉매능을 나타내는 경우가 많다. 나노크기의 니켈(Ni), 구리(Cu), 니켈-구리합급(Ni-Cu)분말은 에탄올 합성 등 많은 종류의 유기화합물을 합성하는 촉매로 사용되고 있다. 산화티타늄(TiO2) 나노분말은 유독가스인 이황화수소가스를 분해하는데 대단히 효과적임이 보고된 바 있고 나노분말의 이러한 촉매작용은 많은 환경문제를 해결하는 소재로 다양한 분야에서 활용되고 있다.

(3) 자기적 특성의 활용

또한 나노분말 중 자성재료의 경우 분말의 크기가 작아지면 자구(磁區:domain)의 크기보다 작아지게 되어(단자구:單磁區분말이 하나의 자석처럼 거동하게 되며 자기 기록용 소재 등으로 사용된다. 또한 대단히 작은 자성체의 나노분말에서는 자기에너지보다 열에너지의 크기가 더욱 커지는 초상자성 특성(superpara-magnetism)을 나타내게 되는 데 이를 이용한 것이 자성유체(magnetic fluid)로서 회전부의 밀폐재료로 많이 사용된다.

(4) 다른 물질(부품)의 표면에 코팅하여 사용하는 경우

나노구조를 갖는 재료는 나노구조 내에 있는 입계가 열전달을 방해하는 역할을 하기 때문에 미크론 혹은 서브미크론 구조를 갖는 재료보다 열전도율이 낮으며 또한 나노분말은 충진된 상태로 단열기능을 가질 수도 있다. 한편 나노분말을 분말 형태에 가깝게 코팅하면 내부에 많은 양의 계면이 존재하는 코팅이 얻어진다. 나노구조를 갖는 코팅층은 열전도율이 낮기 때문에 열차단 기능의 목적에 사용이 검토되고 있다.

(5) 광학적 활용의 경우

산화티타늄(TiO2)분말은 보통 루틸상(rutile phase)을 갖지만 나노분말이 되면 아나타제상(anatase phase)을 갖게 된다. 아나타제상인 TiO2 나노분말은 특정의 파장을 갖는 빛에 반응하여 산화-환원 반응을 일으키는 광촉매 특성을 갖는다. TiO2는 밴드갭(band gap)이 3.2 전자볼트(eV)인 반도체 산화물로서 380nm이하의 자외선 영역에서 가전자대(valence band)의 전자는 정공(hole)을 남기고 전도대(conduction band)로 여기된다.정공과 전자는 각각 TiO2 분말 표면으로 이동하여 주위의 물질을 이온화(산화 및 환원)시킨다. TiO2의 이러한 광촉매 특성은 유해 유기물의 광화학적 분해, 멸균(항균), 물의 분해(수소 생성), 자기정화(self cleaning), 탈취 등 다양한 환경소재로 활용된다.

(6) 분산, 소결 등의 형태로 활용하는 경우

현재 나노분말의 가장 일반적인 이용형태는 분산형태(dispersion type)이다. 고무나 플라스틱 중에 탄소(C), SiO2, TiO2 등의 나노분말을 분산시켜 강도나 투명도, 색깔을 변화시킨다. 진공을 위한 밀봉에 쓰이는 자성유체(magnetic fluid)는 얇은 SiO2분말로 코팅된 Fe2O3 나노분말의 분산체이다. 다음으로 많이 활용되는 분야는 화장품 분야인데 화장품으로 가장 많이 활용되는 소재는 자외선 차단에 쓰이는 TiO2(anatase phase) 분말이다.


시장동향

나노분말소재의 산업응용분야

가. 전자/광전자/자기응용
화학.기계 연마, 전도성 코팅, 자성유체 시일, 자기기록매체, 다층세라믹 커패시티, 광섬유, 형광체, 양자 광소자, 태양전지 등

나. 바이오메디컬/의약/화장품 응용
항균제바이오탐지 및 레이블링 생체자기분리, 의약품 전달, MRI 조영제, 정형외과, 태양광차단제 등

다. 에너지/촉매/구조체 응용
세라믹 박막, 연료전지, 광촉매, 분사제, 내마모 코팅, 구조세라믹, 용사코팅 등

나노분말소재의 세계시장현황을 살펴보면 2000년부터 나노분말재료의 세계시장은 492.5백만달러이었던 것으로 추산되고 있으며, 연평균 12.8%로 성장하여 2005년에는 900백만 달러에 이를 것으로 예측되고 있다. 응용분야별로는 전자/자기/광전자응용분야가 2005년까지 예상 시장 점유율 74.2%(2000년 67.6%)로 계속 가장 큰 수요를 발생할 것으로 전망하고 있다. 그 다음이 생의학/약학/화장품 응용 16.1%(2000년 19.7%), 에너지/촉매/구조체 응용 9.8%(2000년 12.7%)의 순이다.

나노기술 시장전망

미국의 `Nano Business Alliance의 전망(2001.12)`에 의하면 나노기술을 활용한 산업이 형성되고 나노제품이 생산되는 시점을 향후 10년 내지 20년 후가 될 것으로 전망하고 있다. 또한 나노기술은 반도체를 제외하고 NT-BT융합, 통신, 디스플레이, 데이터 저장장치, 에너지, 환경, 재료, 전자소자 등의 분야에서 2001년 460억달러, 2005년 2,250억달러, 2008년 7,000억달러, 2010년 1조달러, 2020년 20조달러 등 연평균 30% 이상 증대될 것으로 전망하고 있다. 일본 히타치 및 미국 NSF도 NT시장규모를 2010년경 1조 달러로 전망하고 있다. 현재 나노소재산업은 그동안의 연구개발의 결과가 본격 출현되고 있으며, 세계적으로 100여개 이상의 기업이 나노구조재료의 개발과 생산에 관계하고 있다 .이들 나노분말 제조회사들은 기술적 유연성의 증대와 함께 분말제조 중심에서 응용개발로 상업적 전략을 바꾸고 있는 추세이다.

<출처 : 한국기술거래소 2003산업기술시장정보 - 기계/소재 : 나노분말소재>

브라질, 에탄올로 에너지문제 걱정없다

판매차량 70% 에탄올·휘발유 동시사용 ‘플렉스’형
2006-05-02 오후 3:23:13 게재

=>고유가 대책 아이디어 짜기

세계경제가 끝을 모르고 치솟는 고유가로 흔들리고 있다. 각국은 에너지원 확보에 총력을 다하고 있는 상황이다. 특히 예전엔 경제성이 없다는 이유로 외면했던 에탄올이 새롭게 주목을 받고 있다. 브라질은 오랜 기간 연구·개발에 주력한 끝에 에탄올이 주요 에너지원으로 자리매김한 데다 최근에는 리우데자네이루 앞바다에서 본격적인 석유생산을 시작해 에너지수출국으로 탈바꿈하면서 부러움의 대상이 되고 있다.

고유가로 세계경제가 타격을 받고 있지만 브라질만은 태연하다. 오래전부터 사탕수수로 에탄올연료를 개발해 올해는 에너지 자급자족까지 내다보고 있기 때문이다.
<뉴욕타임스>는 최근 “브라질 판매차량의 70%가 에탄올과 휘발유 모두 사용할 수 있는 차량”이라고 보도했다.

◆1973년 세계 석유파동 겪은 뒤 개발 본격 착수 = 유가가 75달러 선을 넘어서자 브라질 국민은 어느 때보다 자신의 선택이 옳았다고 느끼고 있다. 자동차 운전자 대부분 사탕수수에서 추출한 에탄올을 자동차 연료로 사용하고 있기 때문이다.
브라질 운전자들은 주유소에서 에탄올과 휘발유를 모두 주유할 수 있기 때문에 가격변동에 따라 연료를 선택할 수 있다. 물론 두 연료를 섞어 쓸 수도 있다.
1973년 제1차 석유파동을 겪은 지 얼마 후 75년 브라질은 대대적인 대체에너지 프로그램을 실시했다. 그 결과 1980년대 중반 연간 자동차 생산량 80만대의 4분의 3 이상이 에탄올을 사용하는 자동차가 차지했다.
하지만 1989년 사탕수수 가격이 급등하면서 에탄올 가격도 상승해 에탄올 연료사용이 중단됐고 에탄올차량 운전자들은 차를 포기해야 했다.
2003년 폴크스바겐이 ‘플렉스 연료’를 사용할 수 있는 엔진을 도입하자 브라질 국민은 에탄올연료에 대한 신뢰를 회복했다.
‘플렉스 차량’은 에탄올·휘발유 구분 없이 사용할 수 있도록 제작됐다.
현재 전체 생산차량의 70%에 해당하는 110만대 차량이 플렉스연료 차량으로 가격도 일반차량과 동일하다.
포드 브라질의 배리 엔젤 사장은 “플렉스 연료 기술은 에어백이나 오토매틱 자동차 도입보다 훨씬 빨리 발전되고 있다”고 밝혔다.

◆유가 배럴당 30달러선까지는 에탄올 경쟁력 있어 = 사탕수수로 생산하는 에탄올이 비싸다는 지적도 있지만 생산자들은 유가가 배럴당 30달러선 이하로 내려가기 전까지는 에탄올이 경쟁력을 가진다고 판단하고 있다. 또 기술자들이 사탕수수 증산과 비용절감을 위해 기술개발에 주력하고 있기 때문에 경쟁력은 계속 높아질 것으로 보인다.
피라치카바 사탕수수연구센터의 타데우 안드라데 소장은 “농약과 병충해, 가뭄에 강한 종자 개발을 진행하고 있다”며 “기술개발이 계속 이뤄지고 있기 때문에 에탄올 연료의 전망은 밝다”고 말했다.
또 미국이 현재 에탄올 1갤런(3.8리터)당 부과하고 있는 세금 54센트를 철회하게 되면 에탄올 시장은 성장속도가 더 빨라질 거라는 게 브라질 정부와 기업의 판단이다.
이는 미국의 세금정책이 투자자들의 투자를 주저하게 하는 원인으로 작용하고 있다는 것을 의미하고 있다.
“브라질 정부는 기존 570만 헥타르의 사탕수수 재배면적을 앞으로 2013년까지 870만 헥타르로 늘일 계획”이라고 <뉴욕타임스>는 전했다.
이렇게 에탄올은 석유연료에 비해 가격도 저렴하지만 무공해 청정에너지라는 장점 때문에 세계적 관심이 높아지고 있다.

/이지혜 리포터 2main@naeil.com
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실리콘벨리 억만장자 에탄올 개발에 승부건다

선마이크로시스템즈 공동창업자 인도 출신 ‘비노드 코슬라’
2006-05-02 오후 3:25:54 게재

고유가행진으로 대체에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 미국 실리콘밸리의 억만장자 비노드 코슬라가 에탄올 사용운동을 적극 펼쳐 주목받고 있다. 그는 석유에 추가세금을 부과해 석유 사용을 줄여야하는 논리로 캘리포니아주민을 설득하고 있다고 프랑스 <쿠리에엥떼르나시오날>, 영국 <이코노미스트>, <뉴욕타임스> 등 주요 언론이 보도했다.

◆자유무역 신봉자이자 공화당 지지자 = 비노드 코슬라는 인터넷 서버와 컴퓨터프로그램 언어 자바 같은 핵심기술 분야에서 선구자 역할을 한 선마이크로시스템즈의 공동창업자다. 그는 IT제왕에서 실리콘밸리의 억만장자 벤처캐피털리스트로 변신했다. 그런데 세계 자유무역의 신봉자이자 공화당 지지자로 석유메이저 편에 설 것 같은 그가 에탄올을 중심으로 한 청정에너지 사용 운동에 열을 올리고 있다.
벤처캐피털 클라이너퍼킨스코필드앤바이어스의 파트너인 코슬라는 “25년 내에 자동차 연료 대부분 휘발유에서 에탄올로 대체될 것”이라고 확신하고 있다. 클라이너퍼킨스는 AOL, 아마존 컴팩, 구글 등의 초기 투자회사로 유명하다.
그는 할리우드 프로듀서 스테판 빙과 함께 캘리포니아 주민들이 벌이고 있는 ‘청정에너지에 찬성하는 캘리포니아인들’이라는 캠페인을 지원하고 있다. 이 캠페인에서 50만명 이상 서명을 받으면 이를 투표에 붙일 수 있다. 투표를 통해 안건이 받아들여지면 연간 약 3억8000만 달러분의 석유생산 세금이 인상된다. 그리고 이 금액은 청정에너지 분야에 투자된다. <이코노미스트>는 “이 계획은 지금부터 10년까지 캘리포니아에서 사용되는 석유 소비량을 4분의 1을 줄이는 것”이며 “이는 세계적으로 훌륭한 사례가 될 것”이라고 보도했다.

◆3년 내 셀룰로스 에탄올 상용화 목표 = 코슬라는 특히 ‘셀룰로오스 에탄올’에 관심을 갖고 있다. ‘셀룰로오스 에탄올’은 짚이나 풀, 나무토막 등 농산물 쓰레기에서 추출되는 에탄올로 생산단가를 획기적으로 낮출 수 있다.
부시 대통령도 올해 새해 국정연설에서 “2025년까지 중동산 석유 수입을 75% 이상 줄이고 에탄올 등 대체에너지 개발에 박차를 가하겠다”면서 “6년 내 에탄올 생산기술이 실용화돼 시장에 선보일 것”이라고 말한 바 있다.
하지만 코슬라는 목표가 있으면 빠른 시일 내에 도달해야 하는 성격의 소유자로 6년이란 기간을 3년으로 줄이려고 시도하고 있다.
<이코노미스트>는 “그와 만나는 사람은 누구나 파워포인트를 활용해 지루하리만큼 잘 정리된 에탄올 설명회를 듣게 된다”고 영국 경제전문지는 전했다.
그렇다면 코슬라는 에탄올에 왜 이토록 집착을 보일까. 첨단기술 분야에 투자할 수도 있고 그동안 축적한 부로 인생의 말년을 편안하게 보낼 수도 있을 텐데 말이다.
이에 대해 <이코노미스트>는 “코슬라는 보다 나은 세계를 만들기를 원한다”며 “가치 있는 것을 지키기 위해 행동하는 것은 선택이 아닌 필수라고 여기는 인물”이라고 분석했다.
인도 출신인 그는 인도기술공대 출신이다. 그는 모국 인도를 돕기 위해 자선단체 설립을 추진했지만 인도의 관료주의와 부정부패에 부딪쳐 실패하기도 했다.

◆세계 거물 기업인들 코슬라 에탄올 투자에 동참 = 코슬라는 고유가에 편승해 이득을 챙기는 정유기업들을 비난한다.
정유회사들은 이런 그를 결코 가볍게 볼 수 없다. 정치적으로 공화당 성향에 직업적으로도 성공한 그의 말을 고위관료들이 신뢰를 보이기 때문이다. 정유회사들은 어쩔 수 없이 거액을 들여 코슬라의 에탄올사용 캠페인을 공격하는 ‘세금 인상에 반대하는 캘리포니아인들’이라는 캠페인을 벌이고 있다.
백악관에서 다보스까지 코슬라는 에탄올의 장점을 대변하기 위해서라면 어디든 모습을 나타내고 있다.
코슬라는 “셀룰로오스 에탄올 생산을 개발하고 있는 미공개 기업에 수천만 달러를 투자했다”고 밝혔다.
에탄올에 회의적이던 구글의 공동창설자 래리 페이지도 코슬라의 설득에 에탄올에 투자하기로 결정했다. 마이크로소프트 빌 게이츠 회장, 영국 버진그룹의 리처드 브랜슨 회장 등 거물 기업인도 에탄올 투자 대열에 합류했다.
빌게이츠는 최근 셀룰로스 에탄올을 생산하는 5개 공장을 궤도에 올려놓기 위해 8400만 달러를 투자했고 브랜슨 회장도 에탄올 생산 및 판매 부문에 3억~4억 달러를 투자할 계획이라고 <뉴욕타임스>는 보도했다.
구글·아마존 등에 대한 투자로 막대한 부를 챙긴 벤처자본가 존 도우어는 지난달 녹색기술 사업을 위한 1억 달러 투자기금을 조성하기도 했다.

/이지혜 리포터 2main@naeil.com
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백악관, 대(對)의회 석유대체 로비 본격화 2006-05-11

백악관, 대(對)의회 석유대체 로비 본격화



조지 부시 미 행정부가 석유대체 에너지 활성화를 위한 대(對) 의회 영향력 행사에 본격적으로 나서기 시작했다.

데이비드 가먼 미 에너지차관은 5일 의회에 보낸 서한에서 매사추세츠주 연안에 풍력 발전소를 세우려는 것을 봉쇄하려는 법안에 반대한다는 입장을 밝혔다.

케이프코드 연안에 근 10억달러를 투입해 풍력 발전소를 건설해 오는 2009년부터 해당지역 전력 소요의 75%를 공급하려는 '케이프 윈드 프로젝트'가 이곳의 경관을 해치며 선박 항해에도 장애가 된다는 이유로 매사추세츠 주지사에게 프로젝트를 중지시킬 수 있는 권한을 부여하려는 입법이 추진돼왔다.

가먼 차관은 해양경비대 예산안에 포함돼있는 입법 움직임에 대해 "이것이 승인될 경우 대체 에너지 개발 노력에 찬물을 끼얹게될 것"이라고 경고했다. 그는 풍력 발전소가 해안에서 8km 떨어진 내륙에 건설되기 때문에 선박 항해에 지장을 주지 않는다면서 환경 친화적인 프로젝트이기 때문에 반드시 실행돼야 한다고 강조했다.

한편 부시 대통령은 5일 CNBC 회견에서 휘발유를 대체할 에탄올 사용을 활성화하기 위해 브라질에서 수입되는 에탄올에 관세를 부과하지 않는 방안을 지지한다고 밝혔다.

그는 고유가 대처 방안의 하나로 에탄올 사용을 확대해야 한다면서 그러기 위해서는 관세를 면제해야 할 것이라고 강조했다. 부시 대통령은 미 의회가 관련 입법을 적극 추진해주도록 요청했다.

그러나 백악관의 이런 노력에도 불구하고 미국인의 '석유 중독'은 쉽게 개선되기 힘들 것임이 거듭 확인됐다.

하와이는 미국의 주로는 처음으로 지난해 도입했던 휘발유 도매가 상한 설정을 철회할지 모른다고 주지사 대변인이 5일 밝혔다.

미 본토에 비해 휘발유 값이 평균 16% 이상 비싼 하와이는 고유가 대처를 위해 8개월 전 휘발유 도매가에 상한을 설정한 바 있다. 그러나 석유업계의 반발 외에 주민들의 반응도 애당초 의도한대로 나오지 않아 결국 포기를 검토하기에 이른 것이라고 소식통들이 전했다. [워싱턴 블룸버그=연합뉴스]

기름 비싸니 땅이라도 파볼까… 제주도，지하열 이용 대체에너지 개발 추진

제주도는 고유가 시대에 비닐하우스를 이용해 감귤이나 단감 등을 재배하는 농가가 많은 지역실정을 감안해 지하에 있는 열을 냉·난방에 활용하는 신개념의 대체에너지 사업을 추진한다고 8일 밝혔다.

이에 앞서 북제주군농업기술센터는 지난해 12월 북제주군 한림읍 금릉리 종합시험포장에 팬 장치를 설치,지하 60∼70뻍에 형성된 공기층의 공기를 끌어올려 300평 규모 감귤하우스에 공급하는 실험을 시작했다. 직경 30㎝ 정도의 구멍을 뚫어 송풍관을 지하 공기층까지 내려보낸뒤 따뜻한 공기를 뽑아올리고 있다. 지하 60뻍의 공기층은 섭씨 16∼18도가 유지된다.

이 공기를 비닐하우스에 공급하면 하우스 내부온도가 10도 이상을 유지,보일러를 거의 가동하지 않아도 감귤생육에 지장을 주지 않는 것으로 확인됐다. 지하공기를 사용하는 농가는 기름값을 42%정도 절약했다.

여름철에는 뜨거운 하우스 내부에 지하의 신선한 공기를 공급,냉방효과를 거둘 수 있다. 또 창고나 사무실 등에서도 지하공기를 사용할 수 있다.

제주도는 지하에 공간이 많고,이곳에는 공기층이 존재하는 지질특성을 갖고 있기 때문에 이 사업이 제대로 추진될 경우 획기적인 에너지원으로 자리잡게 될 것으로 기대하고 있다.

이와 함께 지하수열을 이용한 난방에너지 공급도 추진된다. 이 시스템은 농업용수로 사용되는 지하수 관정에서 끌어올린 지하수의 열을 히트펌프로 흡수,비닐하우스에 공급하는 것이다. 지하수열은 계절에 관계없이 섭씨 12∼15도를 유지,비닐하우스에 수열에너지를 대체 사용할 경우 유류비를 절감할 수 있다.

도 관계자는 “지하수열 공급기술을 적용할 수 있는 지역을 선정,시범단지 조성에 나설 계획”이라고 말했다.

제주=주미령 기자 lalijoo@kmib.co.kr

국산 태양전지 양산체제 구축 2006-05-10

국산 태양전지 양산체제 구축

2006-05-10 13:36:38
KPE(舊 포톤반도체) 30MW 태양전지 라인 증설

국내에도 태양전지(Solar Cell) 양산체제가 본격적으로 구축된다.

(주)KPE(舊 포톤반도체)는 11일 오전 11시 경남 창원에서 국내 최대 규모의 30MW급 태양전지 공장 준공식을 개최한다고 밝혔다.

KPE 30MW 공장은 300억원(정부의 신재생에너지 융자지원 179억원)이 투입돼 경남 창원시 팔용동에 세워졌다. 이번 태양전지 공장의 준공으로 국내 태양전지 생산용량은 현재 8MW에서 38MW로 증가하게 됐다.

기존의 생산용량은 KPE 6MW, 네스코 2MW이었다. 태양광 발전은 태양빛을 반도체 소자인 태양전지(Solar Cell)에 쏘이면 전기가 발생하는 원리를 이용해 전력을 생산하는 기술로, 태양광 발전시스템은 태양전지로 구성된 모듈 및 전력변환장치 등으로 구성된다.

태양전지는 이런 태양광 발전시스템의 핵심부품으로 국내모듈 및 시스템 생산업체는 현재 대부분의 물량을 수입에 의존하고 있었으나, 이번 30MW 태양전지 공장 준공으로 국내 수급개선 및 해외수출확대가 가능할 것으로 전망되고 있다.

05년 전 세계 태양광설비 누적보급량은 약 4천56MW로 90년 이후 연평균 30%이상 증가추세며, 특히 일본이 전 세계 태양광 모듈 출하량(05년 1천727MW)의 46%를 차지해 전 세계 시장을 선도하고 있다.

또한 태양전지의 경우 전 세계 제조업체중 10대 업체가 전체 생산량의 약 85%를 점유하고 있다. 국내의 경우 05년 누적보급량은 약 16MW로, 태양광주택 10만호 보급사업 등 적극적인 정부의 지원으로 매년 급격히 증가하고 있다.

제조업체의 경우 심포니, 에스에너지 등 중견 시스템 및 모듈업체 중심으로 한 국내 생산기반 조성에 이어, 최근 대기업의 참여도 확대되고 있다.

특히, 지난해 8월 10MW 모듈라인을 준공한 현대중공업은 최근 스페인에 1천만불 규모의 태양광 모듈수출에 성공하는 등 수출기반산업으로서의 가시적인 성과도 나타나고 있다.

또한, 국내 태양광 산업의 도약을 위해서는 일괄 생산체계 구축이 필수적인바, 금년 중 KCC, LG실트론 등 2~3개 대기업이 폴리실리콘, 웨이퍼, 셀 등 소재 및 원재료 부분에 대규모 투자를 개시할 예정이다.

정부 관계자는 "고유가 및 교토협약에 따른 환경문제에 대응하기 위해 무공해 청정에너지인 태양광 산업을 적극 육성 중으로, 기술개발 지원을 통해 태양전지, 직·교류변환장치의 국산화 등 핵심 요소기술을 확보하고, 태양광주택 10만호 보급사업, 지방보급사업, 발전차액보전, 등으로 본격적인 시장창출을 지원하고 있다"말했다.

또 "앞으로지속적인 R&D지원과 함께 정부주도의 시장창출을 통해 민간의 안정적 투자를 유도하고, 수출산업으로 육성을 강화할 계획"이라고 덧붙였다.

김민철 기자 mckim@ebn.co.kr [EBN화학정보

전기 흐르는 ‘금속성 플라스틱’ 개발

이광희·이석현 교수팀 세계 처음… 네이처誌 게재
국내 연구진이 순수한 금속과 동일한 수준으로 전기가 흐르는 플라스틱을 세계 최초로 개발했다.

전기가 흐르는 플라스틱은 30년 전에 개발됐지만 순수한 금속성을 가진 것은 이번이 처음이어서 잘 휘어지는 디스플레이의 실현 시기를 앞당길 것으로 기대되고 있다. 예컨대 들고 다니면서 읽을 수 있는 두루마리식 전자신문이나 입는 컴퓨터에 활용될 수 있을 전망이다.


부산대 이광희(李光熙·45), 아주대 이석현(李碩炫·54) 교수 공동연구팀은 “기름방울을 이용한 새로운 합성법으로 금속과 같은 전기전도도(電氣傳導度·전기가 흐르는 성질)를 가진 고분자(高分子) 물질을 개발하는 데 성공했다”고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 ‘네이처’ 4일자에 주요 논문으로 소개됐다.



▲ 이광희 교수

전기가 흐르는 고분자, 즉 전도성(傳導性) 플라스틱은 1977년에 처음 개발됐으며, 2000년 노벨화학상이 이 연구에 주어졌다. 가볍고 잘 휘어지면서도 깨지지 않아 휘어지는 디스플레이·태양전지·입는 컴퓨터에 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있지만 금속에 비해 전기전도도가 낮은 점이 걸림돌이었다. 또 금속과 달리 온도가 낮아지면 저항이 오히려 높아지는 것도 문제였다.


연구팀은 “기존의 전도성 플라스틱은 가지들이 서로 얽혀 있는 나무처럼 탄소화합물들이 배열된 불안정한 형태였다”며 “물과 기름 양쪽에 걸친 상태에서 탄소화합물들이 반응하도록 했더니 대나무처럼 일렬로 배열된 순도가 높은 고분자가 만들어져 금속과 같은 성질을 갖게 됐다”고 설명했다.



▲ 이석현 교수

이 교수는 “이번 연구는 전도성 플라스틱 자체의 근본적인 성질을 규명했다는 학문적 의미가 있다”며 “잘 휘어지고 투명한 플라스틱의 기계적인 우수성과 금속의 높은 전자 전달 능력을 동시에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.





이영완기자 ywlee@chosun.com

입력 : 2006.05.03 22:44 26' / 수정 : 2006.05.03 22:47 43'