탄소나노튜브의 특성과 이용

소개글

탄소나노튜브의 특성과 이용에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서 론
Ⅰ-1 탄소나노튜브의 조사배경
Ⅰ-2 탄소나노튜브의 발견
Ⅰ-3 탄소나노튜브의 분류

제 2 장 본 론
Ⅱ-1 탄소나노튜브의 제조
Ⅱ-1 탄소나노튜브의 물성
Ⅱ-1 이용가능 분야
Ⅱ-1 문제점

제 3 장 결 론
Ⅲ-1 문제점 해결
Ⅲ-1 탄소나노튜브의 전망

제 4 장 참고문헌

제 5 장 요약

본문내용

나노튜브의 합성기술은 부분적으로는 선진국과 거의 동등한 수준에 도달했지만 대량생산 기술과 single-walled 탄소나노튜브 합성법 등에서는 아직도 뒤쳐진 상태이다.또한 탄소나노튜브를 이용한 기술이 상용화 되기 위해서는 여전히 장애물이 많다. 예를들어 탄소 분말을 고전압으로 방전시켜 만들지만 1km의 탄소나노튜브를 만드는데 1백만달러의 만만치 않은 제조비용, 백금보다 가격이 비싸다는 점이다.
과학자들은 5~10년 안에 탄소나노튜브의 대량생산이 가능할 것으로 예측하고 있지만 이를 이용한 기술이 상업적으로 이용되려면 최소한 10년이상의 기간이 필요할 것으로 보고 있다.
제 3 장 결 론
Ⅲ-1. 문제점의 해결
탄소나노튜브의 몇가지 문제점을 살펴보았다. 그런데 최근 포항산업과학연구원이 탄소나노튜브 대량 생산 공정기술을 개발해 향후 나노관련 산업의 활성화를 위한 기폭제가 될 것으로 기대되고 있다. 포항산업과학연구원은 지금까지 소량생산에 의존해오던 탄소나노튜브의 생산기술을 연간 10톤 규모로 확대할 수 있는 연속제조 공정기술을 개발, 시험 생산에 성공했다고 밝혔다.
포항산업과학연구원 신금속연구팀 강흥원 박사가 주도한 이번 개발은 단일 장치만으로 시간당 1.5kg, 연간 10톤까지 생산할 수 있어 국내 외대 생산규모로 알려져 있다. 강흥원 박사는 “기존 화학기상증착법을 이용한 공법은 나노 크기로 촉매를 제조하는 공정과 탄소나노튜브를 합성하는 공정으로 나누어져 있고 촉매의 미세화 공정이 까다로워 양산화의 걸림돌이 돼왔다”며, “반면 이번 공법은 촉매 미세화와 탄소나노튜브의 합성을 단일 공정으로 처리함으로써 생산성을 향상시켰다”고 말했다.
또한 기존 회분식 공정은 일정 온도까지 예열시킨 후 탄소소스 가스를 투입·합성하고 냉각과정을 거쳐 제품을 생산한 후 다시 예열과정르 반복하는데 비해, 이번 공정은 촉매를 연속적으로 투입해 탄소나노튜브를 성장시키고 다 자란 탄소나노튜브가 연속적으로 배출되도록 구성되어있다.
아울러 포항산업과학연구원이 개발한 공정기술은 기존 기술에 비해 장치 및 공정이 간단해 설비투자비가 10분의1이하로 저렴하며, 관련 생산설비를 순수 국내기술로 국산화하는 성과를 올렸다. 강박사는 “기존 다중벽 탄소나노튜브의 경우 현재 그램 당 가격이 2~10달러 수준인데 비해 이번 기술은 현재의 시험설비 규모만으로도 제조원가를 0.5달러 이하로 낮출 수 있는 것이 확인됐으며, 향후 연간 100톤 생산규모의 상업화 설비가 완료되면 그램 당 제조원가가 0.1달러 이하로도 가능할 것” 이라고 전망했다.
탄소나노튜브 개발은 미국을 비롯한 세계 각국에서 정부주도로 이루어지고 있으나 대량생산 기술을 확보한 곳은 세계적으로 미국과 일본 등 2~3 곳에 불과하다.
Ⅲ-2. 탄소나노튜브의 전망
탄소나노튜브의 합성기술이 1998년을 기점으로 지존의 전기방전법이나 레이저증착법으로부터 화학기상법으로 급격히 전환된 이후로, 탄소나노튜브의 고품질 수직배향합성, 대량합성기술, single-walled 탄소나노튜브 합성, 탄소나노튜브의 구조 및 형태제어, 성장메커니즘 규명, 전자전계방출특성에 관한 연구가 적극적으로 추진되고 있다.
탄소나노튜브의 우수한 물성과 다양한 응용가능성으로 인하여 탄소나노튜브는 차세대 전자정보산업분야에서 폭넓게 이용될 것으로 기대된다. 따라서 미국, 일본, 독일, 프랑스, 영국 등에서 21세기 첨단전자정보산업분야의 경쟁력 확보와 고기능성 복합소재의 경쟁력 확보차원에서 국가적인 지원아래 탄소나노튜브 합성 및 응용에 대한 연구가 추진되고 있으며 특히 에미터 및 디스플레이 응용, 2차전지 및 연료전지, 나노 부품 및 시스템, 고기능 복합체 등에 관한 응용연구는 앞으로 더욱 활발하게 진행될 예정이다.
국내에서는 1998년 이후로 탄소나노튜브에 대한 중요성이 인식되어 일부 대학을 중심으로 탄소나노튜브 합성에 대한 연구가 진행되어 왔고 최근 삼성종합기술원에서는 탄소나노튜브 에미터를 이용한 9인치 동영상 2전극 FED를 개발하여 세계적인 주목을 받았으며 다른 국립연구소와 민간기업 연구소 그리고 일부대학연구팀에서 탄소나노튜브 합성, 전자방출 에미터와 FED, 2차전지전극, 수소저장연료전지에 관한 연구를 추진중이며 이러한 탄소나노튜브의 연구는 더욱 적극적으로 확대되고 활발하게 진행될 것으로 예상된다.
제 4 장 참고문헌
[1] 탄소나노튜브의 합성 및 응용 - 충남대학원 석사논문 2002
[2] 전기 이중층 축전기용 탄소나노튜브 일체형 전극제조 -포항공과대학원
석사논문 2003
[3] 재료연구정보센터 ICM
[4] 과학신문
[5] diamond.kist.re.kr/SMS/document/ Nanotechnology
-군산대학교 이철진교수
[6] 물리학과 첨단기술 January/February 2003
[7] 센서소재 연구센터 -한치환·한상도
[8] http:// www.nature.com
[9] http:// www.newscientist.com
제 5 장 요 약
탄소나노튜브(carbon nanotube: CNT) 1991년 Iijima에 의해 처음 발견된 이후 독특한 특성으로 인해 전세계적으로 많이 연구되고 있다. 탄소나노튜브는 직경 수십~수백nm 길이는 수십~수백㎛, 단일벽(singlewall), 다중벽(multiwall), 다발(rope) 등의 다양한 구조가 있다. 또한 탄소나노튜브는 높은 기계적 강도, 뛰어난 전기전도도, 열적·화학적 안정성 등 특유의 성질을 가지고 있으며, 이로 인해 앞으로 많은 곳에 응용될 수 있는 가능성을 보이고 있으며, 2차 전지 전극 및 연료전지로의 응용, 차세대 디스플레이로 부각되고 있는 FED(field emisson disply)에서의 에미터 tip으로 사용, 정밀 온도계, 현미경, 저울, 반도체, 초소형 센서 등 여러 방면으로의 사용이 가능하며 연구중이다.
합성방법으로는 열화학 기상 증착법, 레이저 증착법, 플라즈만 화학 기상 증착법, 기상 합성법등 여러 가지 방법이 있다.
대량생산이 어렵고 가격이 비싸다는 등의 문제점들이 있지만 탄소나노튜브의 우수한 물성과 다양한 가능성으로 인해 탄소나노튜브는 차세대 전자정보산업분야에서 폭넓게 이용될 것으로 기대된다.

키워드

탄소나노튜브,   나노튜브,   나노,   탄소,   FED