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기능재료 Ag(Nb, Ta)O₃

전문가 제언: ○ 압전효과(Piezoelectric Effect)란 압전체를 매개로 기계적 에너지와 전기적 에너지가 상호 변환하는 작용이다. 다시 말해 압력이나 진동(기계에너지)을 가하면 전기가 생기고 전기를 흘려주면 진동이 생기는 효과다. 이 변환을 만들어 주는 압전체는 압력이나 진동을 가하면 전기가 생기는 물질, 우리가 사용하는 가스레인지의 점화과정이 압전체를 이용한 압전효과의 대표적인 예다.

○ 현재 전 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 압전체는 PZT(납, 지르코늄, 티타늄으로 만든 소재)라는 세라믹(무기화합물) 소재다. 그러나 최근 환경 문제에 대한 규제가 늘어남에 따라 납을 사용하지 않은 압전 세라믹재료의 개발 필요성이 높아지고 있다. 이밖에도 PVDF라는 폴리머 계열 소재에서도 압전현상이 나타나며 이를 이용한 박막 스피커 등 개발도 활발히 진행되고 있다.

○ 압전효과는 에너지 변환을 필요로 하는 분야에서 무궁무진하게 응용되고 있다. 각종 진동을 이용해 전기에너지를 생성해내는 에너지 하베스팅은 무공해 재생에너지라는 점에서 각광받는 연구 분야다. 또한 거꾸로 전기를 주입할 때 생기는 진동은 초음파 분야에서 응용돼 가습기나 세척기 같은 생활용품, 초음파 모터 등의 분야에서 이미 다양하게 사용되고 있다.

○ Valant 등은 환경보호라는 시대적 요구에 따라 납 없는(Pb free) 기능재료 개발에 관심을 갖고 Ag(Nb, Ta)O3 산화물, 페로브스카이트형(形) 니오베이트와 탄탈레이트(perovskite niobates and tantalates)의 특성, 제조법, 장래성에 대하여 심오한 접근을 하고 있다.

○ 우리나라에서도 에너지 자원이 부족한 상태에서 무공해 에너지 자원을 개발하려는 연구가 적극적인 국가 정책 하에 추진되고 있으며 압전효과를 이용하는 전기전자 기기의 발전 분야는 무궁무진하므로, 관련 학계와 산업계 종사자에게 큰 도움이 될 것으로 사료되어 일독을 권하는 바이다.

저자: Valant, M; Axelsson, AK; Alford, N; AF Valant, Matjaz; Axelsson, Anna-Karin; Alford, Neil
자료유형: 학술정보