탄소반도체(탄소나노튜브)

목차

1. 탄소나노튜브란?
(1) 탄소반도체의 장점
(2) 탄소반도체의 문제점
(3) 탄소반도체를 얻는 법
2. 탄소나노튜브의 발견 배경
3. 탄소나노튜브의 물성
① 전기적 성질
② 열적성질
③ 기계적 성질
4. 탄소나노튜브의 합성
①Laser ablation법
②아크방전법
③화학기상증착법(CVD)
④열분해법
⑤탄소나노튜브의 정제 방법
5. 미래의 신소재로서의 탄소나노튜브의 이용
(1) FED 응용
(2) 2차전지전극 및 연료전지 응용
6. 탄소나노튜브의 경제적 가치 와 앞으로의 연구방향
(1) 탄소나노튜브의 경제적 가치
(2) 탄소나노튜브의 앞으로 연구방향
(3) 우리나라의 탄소나노튜브 기술과 응용의 향후전망

본문내용

임없는 연구와 기술개발에 달려있다고 할 것이다
탄소나노튜브(탄소반도체)의 경제적 가치 와 앞으로의 연구방향
(1) 탄소나노튜브(탄소반도체)의 경제적 가치
현재 주요 탄소나노튜브 생산업체는 16곳이며, 이들 중 절반이 미국에 있다. 게다가 일본, 한국, 중국, 프랑스 등이 향후 3년 이내에 상업적 규모의 나노튜브 생산을 공언하고 있다.
수많은 분야에 이용될 탄소나노튜브를 응용한다면 상업적으로 많은 이익을 낼 수 있다. 때문에 탄소나노튜브를 21세기의 검은 다이아몬드라 부르며 많은 선진국들이 탄소나노튜브 연구에 힘을 쓰고 있다. 또한 MRG사(미국시장조사기업)의 보고서에 따르면 2004년 전 세계 나노튜브 시장은 약 1200만 달러이며 향후 3년간 상당한 성장세를 이룰 것으로 예측됐다. 탄소나노튜브의 응용은 현재 상업적 응용 분야에선 전도성 고분자, 고성능 복합재, 섬유 및 디스플레이 등에서 되고 있다. 앞으로 기존의 범용소재들 보다 우수한 물성과 다양한 응용 가능성으로 인하여 탄소나노튜브는 차세대 전자정보산업분야, 대체에너지분야 및 복합소재분야 등에서 폭넓게 이용될 것으로 예측되고 있다.
(2) 탄소나노튜브(탄소반도체)의 앞으로 연구방향
미국을 위시해 일본, 독일, 프랑스, 영국 등에서 21세기 첨단 전자정보산업 분야의 경쟁력 확보, 석유 대체에너지 자원의 개발 및 고기능성 복합소재의 경쟁력 확보차원에서 국가적인 지원 아래 탄소나노튜브의 합성·응용에 대한 연구가 추진되고 있다. 특히 디스플레이 응용, 2차 전지 및 연료전지, 나노 Device 시스템, Mechatronics 분야, 고기능 복합체 등에 관한 응용 연구는 앞으로 더욱 활발하게 진행될 예정이다.
탄소나노튜브 제조분야서의 주요 연구과제는 구조의 결함이 작고, 저렴한 생산방법의 개발이다. 응용분야에서는 전자 Device 응용을 위한 직경, 위치, 방향 제어기술의 확립이 요구되며 금속성, 반도체성 탄소나노튜브의 분리 제조기술이 보안되어야 한다.
(3) 우리나라의 탄소나노튜브(탄소반도체)기술과 응용의 향후전망
1991년 이지마 스미오에 의해 탄소나노튜브가 처음 발견된 이후 우리나라도 탄소나노튜브 분야에 많은 진전이 있었다. 현재의 기술로서 대량합성방법, 정제방법, MWNT 및 SWNT 합성방법, 수직배향 합성기술, end-cap을 제거하고 이물질을 삽입하는 방법 등에 괄목할만한 성과를 보여주고 있다. 그러나 현재까지도 나노시스템이 갖는 복잡성, 다양성, 미세성 등과 같은 특성으로 인하여 탄소나노튜브의 합성과 응용에 관한 연구가 많이 요구되고 있는 상황이다. 탄소나노튜브의 합성기술은 1998년을 기점으로 기존의 전기방전법, 레이저 증착법으로부터 CVD법으로 급격히 전환된 이후로, 위에서 기술된 현재의 기술뿐만 아니라 탄소나노튜브의 구조 및 형태제어, 대면적 합성기술, 저온합성 기술등에 아직 해결해야 될 과제들이 많이 남아있는 실정이다. 탄소나노튜브의 물성은 많은 학자들에 의해 뛰어난 전기적, 기계적 성질을 가진다고 이론적으로 증명되었고, 이는 실험적으로 확인되었다. 이러한 탄소나노튜브의 우수한 물성으로 인하여 emitter 및 디스플레이 응용, 2차전지 및 연료전지, 나노부품 및 시스템, 고기능 복합체등에 관한 탄소나노튜브 응용연구가 더욱 활발히 진행될 예정이다. 특히 탄소나노튜브의 합성과 응용연구가 활성화되면 첨단 전자정보산업 분야의 적용이 빠른 속도로 발전하고 있어서, 차세대 평판 디스플레이 산업분야에서 국내의 기술경쟁력 확보에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 탄소나노튜브 관련분야의 논문이 하루 1편 이상 게재될 만큼 연구가 국내외적으로 적극적으로 추진되고 있으나, 아직까지도 미개척 연구개발 분야가 많은 상태이다. 탄소나노튜브의 합성과 응용에 대한 연구는 외국의 선진연구 그룹에서도 아직 초기 단계이므로 우리나라에서도 탄소나노튜브 분야의 연구에 집중적으로 노력을 기울이면 머지않아 국제 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상된다.
또한 특허청을 검색한 결과 탄소나노튜브와 관련된 한국의 특허출원 건수는 분석된 전체 출원 중 약 20%로 미국, 일본 다음으로 세계 3위에 위치하고 있으나, 미국에는 약 50%, 일본에는 약 40% 정도 뒤지고 있다. 한국과 미국에 출원된 특허 중 약 28%는 탄소나노튜브의 제조에 관련된 것으로 유럽의 41%와 일본의 37%에 비하여 낮게 나타나 이미 탄소나노튜브를 이용한 실용화 연구가 상당히 진척되어 있음을 알 수 있으나, 동시에 탄소나노튜브가 발견된 후 지금까지 15년이라는 짧은 시간을 고려할 때 탄소나노튜브의 제조기술을 등한시한 결과라고도 판단된다. 결국, 소재의 제조는 무시하고 소재를 이용한 고부가가치 제품의 생산에만 집중한 지금까지의 산업적 괴리구조의 전철을 다시 한 번 답습하고 있는 것은 아닌가 우려된다. 그러므로 우리나라는 제조기술연구에도 박차를 가해야 할 것이다.
우리나라의 미흡한 탄소나노튜브를 이용한 제조기술별 특허동향을 보자면 광전자 Device 및 Nano Electronics 분야가 전체 출원의 67%를 차지하고 있어 대부분이 전자부품의 제조에 집중된 것으로 분석된다. 장기적인 관점에서 이미 집중된 분야보다는 에너지, 메카트로닉스 및 복합재 관련 제조연구가 활발히 이루어져 제조기술의 발전을 꾀해야 할 것이고 그리하여 균형 있는 연구형태로 발전되어 나가는 것이 궁극적으로 탄소나노튜브를 이용한 나노기술의 발전에 밑거름이 될 것으로 판단된다.
*목차
1. 탄소나노튜브란?
(1) 탄소반도체의 장점
(2) 탄소반도체의 문제점
(3) 탄소반도체를 얻는 법
2. 탄소나노튜브의 발견 배경
3. 탄소나노튜브의 물성
① 전기적 성질
② 열적성질
③ 기계적 성질
4. 탄소나노튜브의 합성
①Laser ablation법
②아크방전법
③화학기상증착법(CVD)
④열분해법
⑤탄소나노튜브의 정제 방법
5. 미래의 신소재로서의 탄소나노튜브의 이용
(1) FED 응용
(2) 2차전지전극 및 연료전지 응용
6. 탄소나노튜브의 경제적 가치 와 앞으로의 연구방향
(1) 탄소나노튜브의 경제적 가치
(2) 탄소나노튜브의 앞으로 연구방향
(3) 우리나라의 탄소나노튜브 기술과 응용의 향후전망

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