원자력연, 상용화 걸림돌 압전소재 온도 불안정성 극복 기술 개발

이종 압전세라믹 적층형 복합소재. (원자력연 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 압전소재의 상용화의 걸림돌이던 온도 불안정성 한계를 극복하는 기술을 개발했다.

한국원자력연구원은 세계 최고 수준의 온도 안전성을 갖춘 친환경 비납계 압전소재 기술 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.

압전소재는 압력이 가해질 때 전기를 발생시키는 물질로 센서나 반도체 등 다양한 산업 분야에 활용되고 있다.

연구진은 기존 비납계 압전세라믹 소재가 온도에 따라 압전성능이 감소하거나 증가하는 불안정성을 해결하기 위해 오히려 이러한 현상을 이용했다.

온도에 따라 상반된 압전성능 변화를 보이는 두 소재를 번갈아 쌓은 적측형 압전복합소재를 개발해 문제를 해결한 것이다.

또 많은 실험 끝에 ‘칼륨 소듐 니오베이트'(KNN)계 물질이 43%일 때 최적 비율임을 밝혀냈다. 이 때 300도까지 압전성능 변화 비율이 최대 4.7%로 유지됐다.

이는 기존 비납계 압전세라믹 소재의 온도 안정성이 최대 100~150도(압전성능 변화율 10% 이내)인 것과 비교하면 2배 이상 향상된 결과로 세계 최고 수준이다.

이밖에 압전상수가 최소 150 이상으로 고온에서도 압전성능이 우수하다는 장점이 있다.

이 기술은 원자력발전과 같은 고온 환경에서 사용하는 고감도 센서를 비롯해 다양한 친환경 압전 부품 및 소자로 활용이 가능할 것으로 보인다.

박태진 원자력연 기기안전진단연구부장은 “온도와 방사선이 높은 원전과 같은 가혹 환경에서 사용하는 특수 센서는 해외 기술에 의존해왔다”며 “앞으로 특수 센서 분야에 이번 소재 기술을 우선 활용해 나가겠다”고 말했다.

memory4444444@news1.kr