절연체에 대한 조사

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절연체에 대한 조사에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 절 연 체 란

2. 절연 ․ 유전 재료의 종류와 특성

3. 절연 ․ 유전재료로서 요구되는 성질
1) 전기적 특성
2) 열적 특성
3) 기계적 특성
4) 물리 ․ 화학적 특성

4. 유 전 특 성

5. 절 연 파 괴

6. 열화현상 및 원인

7. 절연재료의 수명과 허용온도

8. 절연 재료의 종류
1) 고체절연재료
a. 운모(mica)
b. 석면(asbestos)
c. 세라믹(ceramic)
2) 유기고체절연재료
a. 식물성 섬유
b. 수지계 절연재료
c. 고무계 재료
3)기체절연재료
a. 천연기체재료
b. 합성기체재료

9. 절연재료의 미래

본문내용

연구가 활발히 전개되고 있다.
이 전기가 흐르는 플라스틱의 쓰임새는 살펴보면 정말 중요하다는 것을 알 수 있다.
컴퓨터나 텔레비전 같은 전자제품에서 나오는 전자파는 차단하려면 케이스를 금속으로 만들
면 된다. 하지만 금속으로 케이스를 만들면 너무 무겁고 가격도 비싸게 되므로 거기에 전도
성 플라스틱을 사용하면 가벼우면서도 전자파도 차단할 수 있는 제품을 만들 수 있다.
전도성 플라스틱은 온도나 습도, 화학반응 등에 따라 전기저항이 다르다. 이런 특성을 이
용하면 온도나 습도의 차이를 알아내는 감지기, 즉 센서로도 사용할 수 있다. 특히 인체 내
에서 질병의 원인이 되는 특수 화학물질의 농도를 알아내는 센서로 개발하면 정말 획기적인
상품이 될 수 있다.
또 전도성 플라스틱은 전압의 세기나 빛의 변화에 따라 색이 변하는 특성을 가지고 있다.
이걸 이용하면 아주 재미있는 상품을 많이 만들 수 있지 않겠나. 예를 들면 여름철 맑은 날
에는 색이 짙어지고 겨울철 흐린 날에는 색이 옅어지는 자동차 창문 같은 것도 가능할 것
이다.
그밖에도 플라스틱은 금속보다 가벼우므로 무게에 민감한 분야에서는 활용도가 매우 높다.
하나의 예로 대형여객기의 배선에 쓰이는 전선을 모두 전도성 플라스틱으로 바꾼다면 여객
기 무게를 약 1톤이나 가볍게 할 수 있다고 한다. 거기에다 플라스틱의 잘 휘어지는 성질을
이용해 둘둘 말아 다닐 수 있는 디스플레이나 입는 컴퓨터, 태양전지 등을 만드는 데도 활
용할 수 있겠다.
하지만 이런 장점에도 불구하고 폴리아세틸렌은 공기 중에서 쉽게 반응하여 전기전도성을
잃고, 특히 온도가 낮아지면 금속과는 달리 저항이 오히려 높아지는 문제점이 있어. 그런
단점을 보완한 새로운 전도성 플라스틱을 이번에 한국에서 개발되었다.
부산대 이광희 교수와 아주대 이 석현 교수 연구팀이 폴리아닐린을 만드는 과정에서 미세
한 기름방울을 첨가해 전기가 금속처럼 잘 통하는 새로운 플라스틱을 만들었다. 기존에 개
발된 전도성 플라스틱 중에 순수한 금속과 동일한 수준으로 전기가 흐르는 플라스틱은 이것
이 처음이라니 실로 획기적이라고 할 수 있을 것이다.
특히 이번 한국 연구팀은 ‘자체분산중합법’아라는 새로운 플라스틱 제조기술을 개발, 반응
기를 특수제작하거나 첨가제를 사용하지 않고도 전도도가 높은 플라스틱을 제조할 수 있는
획기적인 방법을 알아냈다.
앞으로 이 플라스틱을 잘 개발해서 새로운 기술의 영역을 많이 개척하였으면 한다.
ETRI 김현탁 박사 모트 이론 밝혀내다
지금으로부터 56년 전인 1949년에 ‘전기가 통하지 않는 절연체도 전기가 통하는 금속으로
바뀔 수 있다’는 가설이 제기돼 논란이 됐었다.
가설의 주인공은 당시 영국 케임브리지대학 물리학과 교수였던 네빌 모트 박사로 당시 학자
들은 그의 주장에 코웃음을 치며 터무니없는 가설이라고 폄하했다.
얼마 후 후배 물리학자들은 여러 실험을 거치면서 모트가 주장한 가설과 비슷한 현상이 존
재함을 서서히 알게 되었고 일부 과학자는 혹시나 하는 마음에 실험에 매달리기도 했지만
명쾌한 답을 구하지는 못했었다.
김 박사는 1992년 일본 스쿠바 대학 박사과정 시절부터 자연에 존재하는, 모트 절연체로
알려진 100여 개 물질에 대한 연구를 해왔다. 그리고 지난 2003년 3월 25일 마침내 그 중
하나인 바나듐 옥사이드에 미세한 전압을 걸자 팽팽하게 밀고 당기던 전하 간의 균형이 순
식간에 무너짐을 확인했다. 전압으로 인해 전자 하나가 밖으로 튕겨 나가면서 구멍(정공)이
생긴 것이다. 이 단계부터 바나듐 옥사이드는 전기가 통하지 않던 절연체에서 전기가 통하
는 도체로 바뀌었다. 물론 전압을 가하지 않으면 전기가 통하지 않는 절연체로 다시 돌아갔
다. 이는 일정한 전압을 가하면 도체로 변했다가 전압이 없으면 부도체로 바뀌는 반도체와
같은 원리다.
ETRI는 김 박사의 연구 성과와 관련된 핵심기술에 대해 특허 16건을 국내외에 출원했고,
그 중 3개가 이미 등록됐다. 이론 연구가 성공함에 따라 과학기술계는 반도체의 한계를 뛰
어넘을 수 있다는 희망을 갖게 됐다.
기존 실리콘 반도체는 반도체의 집적도가 높아질수록 내부 회로의 선폭을 좁혀야 하는데
선폭이 좁아질수록 낮은 전압을 걸어야 한다. 그런데 일정수준 이하로 전압을 낮추면 반도
체 내에서 신호를 실어 나르는 전자의 흐름을 마음대로 통제할 수 없게 된다.
다시 말하면 트랜지스터를 만드는 데 쓰는 반도체(실리콘)는 특정 크기 이하로 작아지면
전기가 흐르지 않아 디지털 부품으로 이용할 수 없는 것이다. 따라서 앞으로 극소형 나노
시대가 열리려면 반도체를 지금보다 더 작은 사이즈로 줄여야 한다. 그런데 1년마다 반도체
의 집적도가 2배로 높아진다는 ‘황창규 법칙’에 따르면 2010년 전에 실리콘 반도체의 물리
적 한계가 와서 50나노 선폭 이하의 반도체는 만들기가 어렵지 않겠냐는 게 전문가들의 종
전 관측이었다. 그런데 이번에 김현탁 박사가 규명한 기술을 응용하면 현재의 반도체와 같
은 성질을 가진 트랜지스터를 4nm까지 작게 만들 수 있을 것이라고 한다.
이 기술을 상업적으로 이용할 경우 휴대전화, 열 감지소자, 형광등 과전압 방지소자 등 거
의 모든 전기*전자기기에 적용할 수 있을 만큼 응용범위가 넓어 상업적 가치도 무궁무진하
다.
김현탁 박사는 최근 모트 현상을 응용한 초기모델을 내놓으며 상업화의 가능성을 높이고
있다. 우선 전기가 통하지 않는 절연체에 전류가 흐르는 현상을 응용해 고장이 잦고 폭발까
지 일으키는 휴대전화의 문제점을 해결했다.
65도가 넘는 고온으로 배터리의 압력이 높아지면 배터리 내부의 전지가 부풀어 오르는데
김 박사가 개발한 절연체를 사용하면 이런 압력에 따른 과저항을 떨어뜨려 전지가 부풀어
오르는 것을 막을 수 있다. 이는 댐의 물이 넘칠 만큼 늘어나 압력이 높아질 경우 수문을
열어 물꼬를 터줌으로써 수압을 낮추는 원리와 같다. 이 응용연구는 배터리 폭발도 막고 수
명도 획기적으로 증가시키는 성과로 평가되고 있다.
이 외에도 현재 많은 연구진행이 진행 중이며 실생활에 상용화할 제품을 만드는데 주력을
다한다고 있다고 한다.

키워드

절연체,   유전체,   운모,   석면,   절연재료,   유전재료