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화학탱크용 2상 스테인리스강의 부식특성 개선방안 설계

화학탱크용 2상 스테인리스강의내식성 향상방안-설계보고서-목 차◆설계 배경◆설계 목적◆설계 방법◆설계 결과 및 분석◆설계 결론◆◆참고 문헌◆ 설계 배경화학용 탱크는 여러 화학용액을 보관하기 때문에 내식성이 좋아야 한다.때문에 기존 스테인리스보다 강도와 내식성이 우 수한 이상 스테인리스강을 많이 사용한다. 하지만 탱크 제작 시 용접을 통한 접합을 하게 되는데 문 제는 용접 후에 용접부 주위에서 부식이 발생하는 것을 관찰할 수 있다.최소 10.5~11%의 크롬이 들어간 강철 합금으로녹, 부식이 일반 강철에 비해서 적으나 녹을 방지 해주진 않음오스테나이트계 스테인리스강마르텐사이트계 스테인리스강스테인리스강석출경화형 스테인리스강페라이트계 스테인리스강페라이트 스테인리스강0.12% 이하의 C에 Cr을 13% 또는 18% 합금한 강으로고온, 실온에서 모두 가공성이 풍부하여 판, 관, 봉, 선 또는 단조품으로 가정용 기구, 화학공업 등에 사용마르텐사이트 스테인리스강저 탄소의 13~18%Cr 스테인리스강에 비해 탄소를 용도에 따라서 1.2% 까지 증가시키고 Cr 강을 담금질하면 마르텐사이트 조직으로 되며 이것을 적당히 템퍼링 한 것오스테나이트 스테인리스강내식성 및 고온강도가 요구되는 경우에는 고 크롬강에 다량의 니켈을 첨가한 오스테나이트계 스테인레스강을 사용석출경화형 스테인리스강내싱성을 저하시키지 않고 강도가 높은 석출경화 형의 강력 스테인리스강이 개발 이것은 초고장력강의 일종▶ 초내식 스테인리스강.주로 고합금계 다량의 Mo 와 N 첨가.내식성을 평가하는 여러 지수 중 pitting에 대한 내성을 평가하는 PRE값이 30이상인 경우가 이에 속하여 특히 PRE지수가 40 이상인 경우에슈퍼 스테인리스 강으로 불림.◆설계 목적재료의 부식 특성에 대하여 알아보고내식성 향상 방안을 찾아 본다.◆설계 방법▶설계 계획1. 시편준비 (D27S)2. 경도 측정1)#600 연마 후 경도측정2)총 5회 측정 후 최대값 최소값 제외한 평균값 도출3. XRD 촬영4. 조직 관찰1)시편 마운팅2)까지 연마 후 조직 관찰5. 분극 실험1)구리 피복동선을 절단 된 시편의 한 면에 Spot welding 연결2)연결 된 시편을 마운팅 후 폴리싱3)에폭시 레진이용.cm 면적을 제외한 나머지 도포4) 1N NaCl, 0.5N HCl 용액을 질소로 30분간 탈기5) 50도를 유지하며 분극 실험6. Thermo-calc를 이용 상태도 확인 후 내식성 향상 방안 고려◆설계 결과 및 분석850도 시효 열처리결과 값을 보면 시그마상이 석출된 것을 알 수 있는데 시그마상은크롬 탄화물이다. 크롬탄화물이 석출되어 크롬 고갈지역을 형성하게되는데 때문에 크롬 고갈지역에서 부식이 발생한다.상이 약 850도에서 형성되며 1075도 근처에서 사라짐을 확인 할 수 있다.이를 이용하여 2개의 시효 열처리한 시편을1075도에서 각각 1분, 10분간 열처리 후 급냉▶경도 측정시그마 상이 형성되면 불순물로 작용하여 경도값이상승 할 것으로 추측하여 3개의 시편으로 경도 측정함.경도값으로 24.26 23.5 24.8 이 나왔으며 예상과 달리1075도 10분 시편이 가장 높게 측정▶조직 사진3개의 시편의 조직 사진용체화 열처리시 열처리 전보다 결정립이 미세화되어 예민화 정도가 줄어들었을 것이기에 입계 부식에 대한 저항성이 증가회색 부분 - 페라이트흰색 부분 ? 오스테나이트까만점 -용체화 열처리한 시편의 XRD포텐시오 스타트를 이용한 분극곡선(1N NaCl , 0.5N HCl 용액을 질소로 30분간 탈기 후 50도 유지하며 실험)분극 곡선 분석임계부동태 전류밀도 부동태 통과전위 부동태 전류밀도임계부동태 전류밀도, 부동태 통과전위, 부동태 전류밀도 분석결과1075도-10분 시편의 부식특성이 가장 좋았으며 분극 곡선을 검토해보았을 때 그렇지 않은 영역도 있었으나 대체적으로 1075도-10분 시편의 부식특성이 가좋 좋았음.◆설계 결론제한요소1. 경제성-열처리 한번으로 부식성을 개선 시킬 수 있기에 피복처럼 추가적인유지비가 없다2. 용이성-화학용 탱크의 경우 크기가 커서 열처리 하는데 어려움이 많음3. 환경적-열처리 하는데 있어 환경 공해적 요소가 발생하지 않기 때문에 큰 문제 없을 것4. 미관성- 열처리후 외관의 변화는 크게 발생 하지 않고 부식이 발생하지 않기 때문에 미관상 큰 지장은 생기지 않는다- 기존 시효 열처리한 시편은 예민화 현상 에의해 내식성이 좋지 않음.- 개선방안으로는 크롬탄화물을 제거하기 위한 용체화 열처리를 함.- 열처리시 크롬이 재 확산 하기에 충분한 시간적 여유를 주어야 하고 서냉을 할 경 우 크롬이 탄소와 재결합할 가능성이 있기 때문에 급냉 시켜야함

공학/기술| 2011.08.26| 12페이지| 2,500원| 조회(254)

금속, 부식, 이상스테인리스강, 듀플랙스, 화학용

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회로정리와 변환의 결과 보고서

◎실험 방법 및 순서1. 실험에 필요한 회로도를 만든다. 회도로는 전압원이 12V의 전압을 가지고 직렬연결로 5KΩ의 저항을 직렬 연결,4.7KΩ,2.2KΩ의 저항은 병렬연결, 그후 5KΩ의 저항을 직렬 연결한다.2. 실험에 앞서 이회로도에서 테브난의 정리를 이용해 부하저항에 걸리는 전압과 저항을 이론적으로 구한다.3. 멀티미터를 이용하여 부하저항에 걸리는 전압과 저항을 측정한다.전압의 측정방법은 부하저항과 멀티미터를 병렬 연결을 하여 측정한다. 저항을 측정할때는 회로도와 가변저항을 병렬 연결하고 가변저항에 걸리는 전압을 멀티미터로 측정한다. 전압이 가장 클때 부하저항의 크기가 가변저항의 크기와 동일하다.4. 제2 실험을 시작한다.5.전압원이 12V이고 저항이1KΩ과 가변저항을 직렬연결한 회로도를 만든다.6.가변저항이 200Ω,400Ω,600,800Ω,1000Ω,1200Ω,1400Ω,1600Ω,1800Ω,2000Ω이 될 때 전압이 걸리는 양을 이론적으로 게산한다.7.가변저항이 200Ω,400Ω,600,800Ω,1000Ω,1200Ω,1400Ω,1600Ω,1800Ω,2000Ω이 될 때 전압이 걸리는 양을 측정한다.8.이론적으로 게산한값을 이용하여 이론적으로 전류값을 얻어내고 측정한값을 이용하여 전류값을 얻어낸다. 그후 두 개를 비교한다.◎실험 결과●실험 결과의 도표●제 1실험 도표구분이론치측정치7.89KΩ7.9KΩ6.95 (V)6.91V●제 2실험 도표이론치측정치이론치측정치이론치를 이용한 계산측정치를 이용한 계산200Ω198Ω2V1.95V20mW19.2mW400Ω395Ω3.4285V3.42V29.3865mW29.61mW600Ω596Ω4.5V4.617V33.75mW35.76626mW800Ω798Ω5.3333V5.33V35.511mW35.6mW1000Ω1008Ω6V6.08V36mW36.673mW1200Ω1196Ω6.5454V6.83V35.7mW39.004mW1400Ω1396Ω7V7.3V35mW38.17mW1600Ω1591Ω7.3846V7.71V34.08mW37.36mW1800Ω1789Ω7.7142V8.06V33.02mW36.312mW2000Ω1995Ω8V8.4V32mW35.36mW●실험 결과의 그래프●제 1실험의 그래프●제 2실험의 그래프●저항에 따라 걸리는 전압의 크기●저항에 따라 걸리는 전류의 크기◎결론이번 실험에서는 테브난의 정리를 사용하여 복잡한 회로도를 간단히 한후 부하저항에 걸리는 전압과 저항의 크기를 예측해보았다. 또한 실험을 통하여 그크기를 측정해 보았다.이론적으로 계산한값은 7.89KΩ 이었고 실제 측정한값은 7.9KΩ이 측정되었다. 차이는 0.02KΩ이 났고 이것은 무시해도 좋을크기의 오차범위다.이실험을 통하여 테브난의 정리가 타당하다고 증명되었다. 아주 복잡한 회로를 간단히 정리하여 계산해버리는것은 회로도를 이론적으로 분석할 때 편리하고 효율성이좋다.또한 2번째실험 에서는 최대 전력 전달이론을 실험하였는데 이론치는 1000Ω일때 36mW 로 가장큰 값을 가진다. 이유는 전원이 부하에 연결되어 있을 경우 최대 전력은 부하 저항이 내부 전원 저항과 같을 때 부하에 최대전력이 전달되기 때문이다.하지만 우리의 실험에서는 1200Ω일때 39.1mW로 가장큰 전력이 측정되었다.이것의 이유는 멀티미터가 가지는 내부저항의 크기 때문이다. 실험에서 사용될 멀티미터의 내부저항은 0일때 이상적인값을 가진다. 또한 그래프를 보면 1000Ω에서는 그주위값보다 작아지는걸 볼수있다. 이것은 실험에 오차 때문에 생긴것이다. 이실험의 관계식에서 제곱의 의미가 들어있기 때문에 조금의 오차의 영향이 크게생긴다.

공학/기술| 2011.05.29| 4페이지| 1,500원| 조회(221)

저항, 테브난의 정리, 가변저항, 전압원, 회로정리와 변환, 최대전력전달이론

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바이오 세라믹스

-목 차-서론본론1. 생체재료2. 생체재료의 구비조건3. 바이오 세라믹스의 분류(1) 바이오 세라믹스① 생체활성 세라믹스② 생체 불활성 세라믹스③ 생체 연조직 대체용 세라믹스④ 생체내 치료용 세라믹스(2) 생화학관련 세라믹스① 미생물 세포의 분리② 생체물질 및 의약품의 분리 · 정제③ 효소 및 미생물의 고정화④ 형액성분의 흡착제거4. 바이오 세라믹스의 특성(1) 생체 적합성(2) 생체 불활성(3) 흡수성(4) 생체활성5. 바이오 세라믹스의 종류(1) 수산화 애퍼타이트(2) 인산칼슘(3) 바이오 글래스(4) 카본 세라믹스(5) 알루미나6. 바이오 세라믹스의 합성법(1) 수산화 애퍼타이트(2) 인산칼슘(3) 알루미나(4) 바이오 글래스(5) 유리 세라믹스7. 바이오 세라믹스의 사용형태(1) 인공관절(2) 인공 뼈(3) 인공치아(4) 뼈 시멘트(5) 뼈 접합용 나사결론내가하고 싶은 직업 · 출처바이오 세라믹스(Bio-ceramics)란 무엇일까? 이것이 제가 이번에 쓸 보고서의 주제입니다. 다양한 소재가 있는데 그중에 제가 바이오 세라믹스를 선택을 하게 한 계기는 이번 우리학과의 신소재공학부 전시회에서 제가 맡게 된 조가 파인 세라믹스(Fine-ceramics)라는 부분을 우연히 맡게 되면서 몇 시간이었지만 우리 전시회를 보러 오시는 분들에게 파인 세라믹스에 대해서 설명을 하게 되었습니다.하지만 선배님들이 저에게 간단한 지식만 가르쳐 주고 사라지셔서 손님들이 제가 선배한테 듣지 못한 설명을 물어보면 어쩔 수 없이 설명을 못하고 어물쩍 넘기는 경우가 생기게 되었는데 그럴땐 부끄럽고 진작 파인 세라믹스에 대해서 전시할 물건을 먼저보거나 선배들한테 물어보고 조사해서 가지 않고 그냥 있어서 이런 부끄러운 일을 당하게 된 거 같아서 후회가 되었습니다.그리고 이번 신소재 공학과 전시회 때 우리 파인 세라믹스 전시물 중에서 인공관절 모형과 본 시멘트라는 것이 있었는데 인공관절은 부분부분 기스가 있었는데 그것이 사람 몸에 들어갔다 나왔다고 선배님이 말하셔서 신기하였고 또한 인공관식성⑤ 내피로성⑥ 대체 생체조직과 유사한 기계적 성질⑦ 적당한 중량 및 밀도이외에도 생체재료의 구비조건은 제조과정에 있어서의 재현성과 경제성 등이 있다. 아직까지 위의 모든 구비조건을 만족하는 이상적인 생체재료는 발견되지 않았다, 가장 많이 쓰이는 생체재료는 제조의 용이성 때문에 금속재료가 인체의 여러 부위에 사용되고 있으면, 그 형태도 매우 다양하게 이루어져 있다. 한편, 최근 바이오 세라믹스가 학계에 관심을 끌고 있는 이유는 위의 여러 구비조건 중에서 특히 생체 적합성과 안정성이 우수하기 때문이다.성질재료세로탄성계수(GPa)인장강도(MPa)굽힘강도(MPa)압축강도(MPa)피골질(인간)상아질(인간)VitalliumAl₂O₃수산화 애퍼타이트~16.8~17.5245350103~11689~114-735--96~196--215648~196140~196283---표 인간의 뼈와 합성재료의 기계적 성질3. 바이오 세라믹스의 분류바이오 세라믹스의 분류는 과 같이 생체관련 세라믹스와 생화학관련 세라믹 스스로 크게 나눌 수 있다. 생체관련 세라믹스는 고분자나 금속에는 없는 우수한 생체 적합성을 가진 인공뼈나 치과재료 등의 경조직 대체용 기능재료와 인공혈관, 인공기관 등의 연조직 대체재료를 의미한다. 또한 생화학관련 세라믹스에는 바이오 반응(bioreactor)용 다공질 세라믹스가 대표적이라 할 수 이다.분 류종류 및 기능생 체세라믹스인공 치근, 인공 턱뼈, 치과용 세멘트정형 외과용, 인공 뼈, 인공관절, 뼈 시멘트인공혈관, 인공기관, 경피단자생체내 치료용 세라믹스생 화 학세라믹스고정화 효소 담체세균, 바이러스(Virus) 분리 및 정제DNA, RNA, 아미노산 분리 및 정제생화학 반응용 촉매상하수 처리표 바이오 세라믹스의 분류(1) 바이오 세라믹스① 생체활성 세라믹스 : 세라믹스 중에는 생체 내에 매립되어 주위에 섬유성 피막을 전혀 만들지 않고 주위의 뼈와 직접 접촉하여 강한 화학결합을 이루는 것들은 생체활성 세라믹스라 한다. 이들의 대표적인 것은 Hench에 의해 최초로 를 제어할 필요가 있으므로 다공체, 분립체 및 겔(gel)이 대부분을 차지하고 있다. 이에 대한 대표적인 응용 예는 다음과 같다.① 미생물 세포의 분리 : 적절한 기공을 가진 다공질 유리를 이용함으로서 세균, 임파균 및 생체세포를 분리할 수 있다. 이 분야는 미세 기공 유리의 제조기술 발달과 더 불어 향후 응용범위의 확대가 기대된다.② 생체물질 및 의약품의 분리·정제 : 다공질 유리막 및 칼럼, 애퍼타이트 과립 또는 겔 칼럼 등을 이용하여 각종 단백질, 인터페론, DNA나 RNA 등의 핵산, 배당체 등이 분리·정제되고 있다. 이 중에서도 애퍼타이트의 흡착 특성은 우수하여 오래전부터 액체 크로마토그라피의 흡착 칼럼으로서 널리 이용되고 있다.③ 효소 및 미생물의 고정화 : 의약품 또는 식품 등의 분야에서 고효율로 연속적인 발효, 또는 반응을 일으킬 경우 효소나 효소를 생산하는 미생물을 고정화한 칼럼을 이용한 바이오 반응은 중요한 기술중의 하나이다. 바이오 반응에 이용되고 있는 세라믹스 담체의 대표적인 것으로 다공질 유리, TiO2, Al2O3, SiO2, ZrO2 등이 있다.④ 혈액성분의 흡착제거 : 혈중 특정 성분의 제거를 목적으로 한 투석장치에는 세라믹스로서 Al2O3, ZrO2 및 Zr(HPO4)2 · nH2O 등이 복합적으로 이용된다.4. 바이오 세라믹스의 특성(1) 생체 적합성손상된 생체조직을 제거한 후 생체재료를 인체에 이식하면, 조직이 새롭게 회복되면서 생체 이식재료와 반응한다. 이때 생체재료의 이식재료에 대한 적응성을 생체 적합성이라 한다.뼈가 부러지던가 피부에 상처를 입는 등 생체조직이 손상을 받게 되면 주위의 세포가 이것을 치료하려고 한다. 생체조직이 손상을 입으면 먼저 염증이 생기고 혈관이 줄어들면서 피의 흐름이 멈춘다. 동시에 백혈구를 포함한 죽은 세포가 배출액을 만들고, 이러한 배출액이 모여 고름이 형성된다. 염증 배출물에는 섬유소원이 포함되어 있는데 이것이 효소에 의하여 섬유소로 변한다. 이 섬유소가 상처 주위에 쌓이게 되며 이것은 콜라겐만, 인공치근에서는 무기질만의 재질이기 때문에 깨지기 쉽고, 급격한 힘을 가하면 부러질 우험성이 있다. 따라서 현재, 이 인공치근은 이러한 힘이 가해지지 않는 어금니용에 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 인성이나 강도향상을 위해 재료의 복합화가 계속적으로 시도되고 있다.연구자특성Harcho(1976)靑木(1976)Rao(1974)靑木(1976)加藤(1980)시편의조건상대밀도(%)99.680이상96.29597.6평균입도(μm)0.284-2104~5제조법침전침전침전핫 프레스1.960 MOa1.100℃(30분)-소성조건온도(시간)1.100℃(1시간)1.000~1.300℃(1시간)1.200℃(30분)1.300℃(1시간)1.300℃(3시간)시편의 크기(mm)높이: 2.0직격: 4.6높이: 10직경: 10---굽힘강도(MPa)200----압축강도(MPa)91798이상120130460~500(2) 인산칼슘(TCP)인산칼슘은 Ca4(PO4)의 화학식으로 이루어져 있으며 수산화 에퍼타이트와 닮은 성질의 화합물이고, 다공체로 뼈 결손부의 충전용이나 두개골 보충 등에 이용되고 있다. 생체조직의에 대한 용해도는 큰 편이기 때문에 뼈 치환 속도가 빠르고, 인체내에 이식된 소결체의 구멍에 신생 뼈가 서서히 진입하여 자기 자신의 뼈와 치환하므로 뼈 접합 (bone graft) 재료로 많이 응용되고 있다. 최근에는 금속에 코팅하여 인공치근으로서 응용도 고려되고 있다.분말은 치주병으로 생긴 치아 결손부에 충전하는 것도 실용화되고 있다.(3) 바이오 글래스바이오 글래스는 생체 뼈와 직접 결합하는 생체재료료로서 인공적으로 제조된 최초의 물질이다. 다량의 산화칼슘과 인산을 포함하는 유리로 뼈조직과 적합성이 우수하다. 강도가 낮기 때문에 금속에 코팅한 것이 치과용이나 정형외과용으로 검토되고 있다. 강도향상을 위해 결정화에 의한 방법이 검토되고 있다. 일방향 결정화 유리는 불규칙하게 결정된 종래의 결정화 유리나 수산화 에퍼타이트 소결체에 비교해서 높은 강도를 갖는다.(4) 카본 세라믹스카본재로는 하여 가열하면 쉽게 얻을 수 있다.(3)알루미나알루미나 생체재료의 합성방법에는 단결정과 다경절체(소결체)의 제조방법이 있다. 소결체의 제조 방법은 고순도의Al2O3 미세분말과 바인더와 용매를 가하고 잘혼합하여 가소성의 원료분말을 만든 후 이를 몰드에 넣고 가압성형한다. 바인더로는 전분, 아라비아 고무, 폴리비닐 알콜등이 상용되고 용매로는 아세톤, 알콜, 벤젠등을 이용하며 바인더의 첨가량은 1~5 wt%이다. 이렇게 한 후 Al2O3 가압 성형체를 1000 C? 이상에서 예비 소성한뒤 1500~1900 C?에서 2차 소성하면소결체를 얻을수 있다. 더욱 치밀한 소결체를 얻기 위하여 소성할 때MgO를 0.25 wt% 이하로 소량 첨가하거나 압력을 가하면서 소성하는 가압 소결법을 이용하기도 한다. 가압 소결법에 의해 속성온도를 낮출 수 있고, 이론 밀도에 가까운 소결체의 제조가 가능하다. 단결정은 소결체 등에 존재하는 입계가 없기 때문에 소결체에 비하여 높은 강도를 지닌다. 알루미나 단결정 합성법으로는 Vemeuil법이 많이 이용되고, Al2O3 미세분말을 산소-수소 혼합기체가 연소되는 불꽃 속으로 조금씩 떨어 뜨려서 응용시키고, 이용액이 아래쪽의 온다가 낮은 부분에 떨어지면서 단결정이 성장된다.(4) 바이오 글래스바이오 글래스는 일반 글래스 제조공정으로 제조가 가능하다. 원료조성을1400 C? 전후의 고온에서 응용시켜 이를 몰드(주형: mold)에 부어넣어서 성형하고 냉각시키는 방법이다. 바이오 글래스는 제조공법상 성형이 용이하고, 수분과 쉽게 반응하므로 성형이나 가공할 때 주의가 필요하다. 최근에는 졸 겔법에 의하여 바이오 글래스를 제조하는 연구가 진행되고 있다. 이방법에 의하여 CaO-SiO2-P2O5계의 겔 글래스 분말의 합성에 성공하였다.또한 CaO-SiO2-P2O5-CaF2계의 글래스 분말을 인삼안모늄 용액에 현탁시키면 뼈 시멘트로 사용할 수 있다. 이 시멘트는 4분 안에 뼈를 접합시키는 것으로 유망하다. 글래스 분말은 일반 응용법으로 만든 유리를 분쇄하여.

공학/기술| 2007.12.04| 17페이지| 2,500원| 조회(638)

세라믹스, 생체재료, 바이오, 생체, 글래스

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21c를 주름잡을 나노소재

목 차◎나노블록으로 조립하는 나노소자◎양자역학 적용되는 초미세 영역◎나노소재의 제조방식◎원자구성에 따라 달라지는 소재의 특성◎나노소재 이용한 나노광소자◎거의 모든 영역에서 사용되는 나노소재◎생활 속의 나노의 예나노블록으로 조립하는 나노소자21세기가 마이크로의 시대였다면 21세기는 나노의 시대라고 할수있다.10억분의 1의 세계라는 나노물질은 뉴턴 역학등의 고전 물리학으로는 설명할수없는 현상이발생한다.예를 들어 나노미터 영역에서는 전자가 절연체를 투과할 수 있다. 즉, 마이크로 이상의 크기에서는 전기가 통하지 않던 물질이 나노 영역에서는 전기가 통하게 된다. 이는 전자가 입자로서의 성질뿐만 아니라 파동으로서의 성질도 동시에 지니고 있기 때문에 나타나는 현상으로, 절연체의 두께가 나노미터 정도로 얇아지면 전자가 파동으로서의 성질로 인해 절연체의 벽을 스며 지나가는 것처럼 투과할 수 있다.한 가지더 예로 들면, 원자나 분자 내에서 전자가 불연속적인 에너지 준위를 가지게 된다는 사실이다. 반도체 나노결정 등 나노 소재의 크기를 작게 하면 전자가 가질 수 있는 에너지 값이 불연속적이 되고 그 간격이 커진다. 이로 인해 나노 결정의 크기에 따라 색깔이 달라지는 현상이 관측된다. 이 현상을 활용한 예로 나노 발광 다이오드(LED)를 들 수 있는데 나노 발광 다이오드는 다양한 색상, 작은 크기 및 유연한 발광 모듈을 적용할 수 있으므로 과거와는 달리 창조적이고 다양한 설계가 가능하다. 또 저소비 전력, 장수명 및 낮은 유지보수 비용에 의하여 높은 경제적 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 여러 가지 가혹한 주변 상황에서도 높은 신뢰도를 보장한다. 나노소재는 LED, 자동차, 항공기, 컴퓨터 뿐만 아니라 MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System:수 마이크로 미터에서 수mm의 초소형 시스템 제조기술)등의 많은 분야에 쓰인다.지금부터 나노소재의 더 정확한 셜명을 보도록 하자.(자동차 조명에 사용되는 LED)양자역학 적용되는 초미세 영역나노기술은 소재의 크기가 작아짐에 따라 에너지 차이가 커져 방출되는 빛의 파장이 빨간색(낮은 에너지)에서 파란색(높은 에너지)으로 변하게 된다.한편, 나노크기의 금 입자는 겉보기 색깔 뿐만 아니라 화학적인 성질도 크게 다르다. 예를 들어 일반적으로 금은 지금까지 매우 안정해서 화학반응을 잘 일으키지 않는 금속으로 알려져있다 하지만 2-5nm 크기의 금 입자를 산화철(α-Fe₂O₃)에 부착시키면 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는 우수한 촉매 반응성을 보인다.한편, 나노 물질은 표면적이 크기 때문에 표면효과를 이용하는 현상(예를 들면 촉매 반응)이 매우 커질 수 있다.이를테면 한개의 원자는 100%의 표면적을 갖는다.또한 3*3*3개의 원자로 돼있는 나노물질의 경우 27개의 원자 중에 외부와 접촉하는 표면 원자의 개수는 26개가 된다(한변이 3개의 원자로 돼 있는 정육면체를 상상해보면 정가운데 하나만 표면애 노출돼 있지않다).마찬가지로 4*4*4개의 원자로 돼 있는 나노물질은 64개의 원자 중 56개의 원자가 표면 원자가 되고 8개의 원자가 내부 원자가 된다. 따라서 전체 원자 중에서 표면 원자가 차지하는 비율이 낮아진다.열역학적인 관점에서 보면 표면을 구성하는 원자들은 내부에 위치한 원자들보다 에너지가 높다. 따라서 나노물질은 큰 덩어리의 물질보다 단위 원자당 높은 에너지를 가지고 있는 셈이다. 이런 표면에너지로 인해 화학적 성질이 달라지게 되고, 크기가 작아질수록 단위 부피당 표면적이 커져 표면 효과가 커지게 된다.나노소재의 제조방식마이크로 기술중 대표적인 ‘깍아내기’20세기 핵심기술의 하나로 알려진 마이크로기술은 마이크로미터 크기 수준에서 물질 및 소자를 다룬다. 특히 마이크로 기술중에서 대표적인 ‘깍아내기’(top-down)방식인 광식각 공정기술은 소재를 깍아 내어 마이크로미터 크기로 작게 가공할 때 사용된다.즉 식각할 물질에 감광물질을 얇게 코팅하고, 마스크를 통해 빛을 쪼여주면 빛에 노출된 감광물질의 화학적 성질이 변하게 된다. 그후 달라진 2부분 중 하나를 선택적으로 녹이법이 개발돼 주목을 끌고 있다.쌓아가기 방법에 의한 나노소재 합성법을 이용하면 쉽게 대량으로 다양한 나노소재를 제조할 수 있을 뿐 아니라, 궁극적으로는 원자나 분자가 원하는 새로운 구조를 지닌 나노블록 신소재를 만들 수 있을 것으로 기대 된다. 물질의 성질을 결정하는 최소단위가 원자 또는 분자이므로 나노소재 제조기술은 물질의 한계에 접근하는 기술이라고 할수 있다.원자구성에 따라 달라지는 소재의 특성인류가 사용하는 모든 물질은 이를 구성하는 최소 단위인 원자를 기본으로 해서만들어 진다. 예를 들어, 실리콘 반도체는 실리콘(Si)원자로, 다이아몬드와 흑연은 탄소(C) 원자로 구성돼 있다. 또한 유리는 실리콘과 산소(O),그리고 또다른 원자들이 복잡하게 첨가돼 있으며,쇳덩어리에는 철(Fe)을 비롯한 다른 금속원자가 들어있다.이와 같이 물질은 어떤 원자나 분자로 구성돼 있느냐에 따라 각기 다른 물리적????화학적 성질을 지니게 된다. 또한 같은 원자로 구성돼 있어도 어떤 구조로 돼있는가에 따라 그 물성이 현저히 달라진다.위 그림. 다이아몬드와 흑연예를 들어, 다이아몬드와 흑연은 같은 원소인 탄소로 돼 있지만 결합구조의 차이로 그 물리적????화학적 성질이 확연히 다른 경우다. 즉 결합구조의 차이로 인해 다이아몬드는 투명하고 전기가 통하지 않지만 흑연은 검은색을 띠고 전기를 잘 통하는 등 색깔과 전기전도도가 다르게 나타난다.대표적인 나노소재인 탄소 나노공과 탄소 나노튜브도 다이아몬드와 흑연처럼 각기 서로 다른 물리적????화학적 특성을 지닌다. 탄소나노공(C??)은 탄소 60개가 축구공 모양으로 결합돼 있다.탄소 나노공은 다양한 물리적 특성을 보이는데, 특히 알카리 금속과 반응시켜 화합물을 만들면 전기전도도가 급격하게 커지고 온도를 내리면 전기저항이 없어지는 초전도성이 나타난다.위 그림.다이아몬드와흑연의 탄소결합탄소 나노튜브는 속이 비어있는 튜브형태로, 지름은 1-50nm 정도다. 탄소 나노튜브 역시 특이한 물성을 보인다. 탄소 나노 튜브는 흑연면이 나노 크기의 직경으들 수 있다.위 그림. 나노트랜지스터이와 같은 방법으로 나노블록 신소재를 적당한 위치에 배열함으로써 다양한 나노소자를 만들 수 있다.이런 나노 신소재 제조와 조립 기술의 중요한 응용 제품으로는 나노 전자소자 및 나노 광소자 등이 있다.나노블록 신소재로 만들어진 대표적인 나노소자로는 탄소 나노공과 탄소 나노튜브를 이용해서 만들어진 초소형 나노 트랜지서터를 들 수 있다. 나노 트랜지스터는 지름0.7nm의 탄소 나노공 분자(C??)가 1nm 간격의 플러스 전극과 마이너스 전극사이에 떠있는 형태다. 그 아래쪽에 있는 제3의 전극(게이트)에 전압을 가하면 탄소 나노공 분자가 진동하면서 스위치 처럼 전자의 흐름을 제어할 수 있다.위 그림. 탄소 나노공탄소 나노소재뿐만 아니라 반도체 나노선도 다양한 나노 전자소자를 만들 수 있다. 특히 반도체 나노선은 불순물을 인위적으로 주입시켜 전기전도도뿐만 아니라 n-타입(전자의 이동에 의해 전류가 흐르는 경우)과 p-타입(정공(hole)의 이동에의해 전류가 흐르는 경우)의전기전도성 조절이 가능하다. 이런 특성은 반도체 나노선의 전기적????광학적 특성을 변화시킬수있어서 다양한 반도체 나노소자 제조에 이용할 수 있다.반도체 나노선에 적당한 양의 특정 불순물을 인위적으로 주입해서 n-타입과 p-타입의 반도체 나노선을 만들면, 나노 전자소자 및 나노 광소자 제조에 필요한 나노블록이 된다. 즉2가지 타입의 서로 다른 반도체 나노선을 십자형태로 접합하면, 한쪽 방향으로만 전류가 흐르는 정류현상이 관측된다.최근에는 하나의 나노선에 p-n접합을 만들어 한개의 나노선이 나노광소자의 기능을 수행하는 연구가 보고된 바 있다.반도체 나노선은 나노 전자소자뿐만 아니라 나노 광소자 제조에도 매우 용이하다.즉 전도성 타입이 서로 다른 화합물 반도체나노선을 접합하고 전류를 흘리면 접합 부분에서 빛이 나오는 나노 발광다이오드(LED)가 된다.이때 나오는 빛의 색은 반도체의 고유 성질인 밴드갭 에너지의 크기에 의해 결정된다. 따라서 적당한 크기의 밴드갭을 가진 반 크기 영역에서 재료의 구조와 물성(물리적특성)사이의 관계를 이해할 수 있는 훌륭한 기회를 제공한다.이뿐 아니라 나노결정재료가 보이는 독특하고 우수한 성질을 응용할 수 있는 잠재적 가능성을 제시한다. 재료의 나노구조화에 따른 물성은 거의 모든 부분에서 마이크로 구조의 재료와는 다르다. 그 중에서도 기계적 성질에서의 향상이 두드러진다. 현재 사용되는 기존의 재료를 나노결정재료로 대체할 경우, 수명이 획기적으로 연장되므로 비용이 감소 됨은 물론 더욱 가혹한 조건에서도 견딜 수 있는 새로운 재료의 설계와 제조가 가능해진다. 나노결정재료는 제조방식에 따라서 크게 탑다운 방식과 바텀업방식으로 나눌 수 있다. 탑다운 방식은 마이크로 단위의 구조체를 갖는 재료를 극심한 기계적 가공이나 열처리 또는 둘의 조합을 이용해 나노결정재료를 만드는 방법이다.벽돌과 비슷한 크기의 결정립을 잘게 부수고 부숴서 모래와 같이 미세한 나노결정립으로 만드는 방식이다. 이 방법은 비교적 저렴한 비용으로 나노결정재료를 만들 수 있다는 장점을 가진다.이에 비해 바텀업 방식은 원자 크기의 분말형태 구조체를 고온????고압에서 가공해 우리가 직접 만질 수 있는 형태로 만드는 것으로, 이는 나노미터 크기의 벽돌을 쌓아올려 가공할 수 있는 크기의 재료로 만드는 방식이다. 탑다운 방식의 제조보다 구조체 사이의 경계면이 명확해서 경계면 효과가 확실하지만 아직까지는 만드는 비용이 비싸다. 하지만 나노결정재료의 우수한 특성을 활용하기 위해서는 바텀업 방식의 생산이 더욱 유리하다.나노결정재료는 기존 재료에 비해 향상된 강도와 고온에서도 우수한 특성이 떨어지지 않는 합금 제조가 가능하며, 변형돼도 쉽게 깨지지 않는다. 이런 나노결정립 소재가 개발 가능해지면, 소재에 대한 개념을 근본적으로 바꾸는 혁신적인 변화가 생기게 될 것이다.나노로봇3차원 구조의 초미세 기계.MEMS20세기 후반 산업은 반도체기술을 기반으로 한 정보기술 분야에 의해서 주도됐다.대부분의 반도체 부품은 실리콘 단결정판에 전기회로를 직접함으로써 제조되사

공학/기술| 2007.10.29| 12페이지| 2,500원| 조회(431)

절연체, LED, 나노, 나노소재, 나노소자

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강풀26년 비평문

강풀 비평문목 차◎ 강풀의 특징에 관한 글.◎ 광주 민주화 운동을 소재로 한 작품은 무엇이 있는가?◎ 강풀은 어떠한 전개 과정을 거치나?◎ 인터넷 만화라는 이점.◎ 작가강풀의 치명적 실수.◎ 강풀에 대한 나의 철저한 주관적인 의견.강풀의은 인터넷 만화이다. 이 만화는 당시 광주에서 피 흘리며 죽어간 이들이 ‘폭도’가 아닌 ‘유공자’로, 그들의 외침이 ‘난동’이 아닌 ‘민주화 운동’으로 인정받았지만 정작 시민들을 학살한 주범인 전두환은 여전히 아무런 처벌을 받지 않고 있는 현실에서 이 작품은 픽션(fiction)과 팩트(fact)를 섞은 ‘팩션(faction)’이라는 장르를 통해 소름끼치도록 생생하게 그려내었다. 많은 사람들이 이 만화를 읽고 그에 대한 소감과 감상문을 인터넷 댓글로서 표현 하였다. 나 역시 강풀의을 읽은 사람으로서 이 만화를 비평해보려고 한다.광주민주화 운동은 여러 가지 작품으로 다루어 졌었다. 얼마 전에 개봉한 영화 , 단편소설 , 영화 이 대표적인 작품이다. 영화는 5.18광주 민주화 운동 당시에 광주를 폭도로 몰아넣은 전두환에게 대항하며 광주를 지키기 위해 군인에 맞서 싸우는 광주시민의 모습을 영화로 만들었고 단편소설 은 민주화 운동 때 아들을 잃은 부모의 독백으로 구성되어있다. 영화은 장애를 가진 여성이 광주항쟁 당시 살아가는 이야기를 다룬 내용이다. 영화,는 그 당시의 끔직한 상황을 리얼하게 잘 표현했고 단편소설은 민주화 운동 때 아들을 잃고 16년 후에 아들을 회상하며 독백형식으로 감동 적이게 잘 표현하였다.강풀의은 과거의 사건과 현재의 시대를 오가면서 내용을 진행 시키고 광주민주화 운동 당시 사망한 사람들의 자식들이 주인공으로 등장하며 이들이 모여 전두환을 죽일 계획을 소재로 내용을 구성하였다. 작가의 풍부한 상상력은 독자들로부터 많은 관심과 기대를 모으기에 충분 하였다. 체계적인 스토리와 내용을 자연스레 이어 갈수 있도록 만든 각각의 캐릭터에서는 작가가 들인 공이 어느 정도 일지 짐작이 간다.강풀의 은 매체 자체도 특이하다. 영화도 아니고 소설이나 드라마도 아닌 인터넷 만화라는 점. 하지만 강풀의은 영화나 드라마 못지않게 엄청난 인기를 불러 일으켰다. 인터넷 만화라는 점은 많은 장점이 작용하였다. 영화처럼 직접 찾아가서 표를 끊고 볼 필요도 없고 드라마처럼 방영시간에 맞춰 스케줄을 조절할 필요도 없다. 인터넷으로 보게 되면 그저 마우스 몇 번 클릭으로 쉽게 접할 수가 있다. 때문에 누구나 쉽게 접할 수 있고 재미있다는 입소문이 퍼지고 퍼져 작품을 쉽게 알릴수가 있었다. 그리고 시각적 효과라는 것이 있다. 만화책처럼 한 장씩 넘겨 볼 경우 앞내용을 보게 될 수도 있기 때문에 스포일러 효과가 날 수 있어 긴장감이 떨어지게 되는 것이다. 때문에 강풀의은 스크롤을 내려 보면서 훨씬 더 긴장감 있게 볼 수 있다.많은 장점이 있는 반면 작가의 약간의 실수 또한 있었다. 인터넷 만화는 누구나 쉽게 접근할 수가 있기 때문에 표현하는 데에 많은 제약이 있을 수 있다. 예를 들어 피 튀기며 사람을 살인하는 장면, 담배를 피우는 장면, 욕을 하는 장면 등은 미성년자들이 보기에는 부적절할 수도 있기 때문이다. 강풀의에서는 욕하는 장면과 담배피우는 장면, 살인 하는 장면 모두를 그림으로 표현 하였다. 물론 작품을 리얼하게 그리기 위해 어쩔 수 없었다고 하지만 지킬 것은 지켜 가면서 작품을 만들어 갔으면 하는 생각이 든다.강풀의 에 대한 나의 주관적인 생각은 작품의 언어표현상의 문제와 그림으로 표현 할 때의 문제점이 모두 용서받을 만한 작품이라고 생각한다. 일단 어두웠던 그 시대의 상황을 다시금 재현하여 잊혀 질 수도 있었던 광주 시민들의 아픔을 남녀노소 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 만들어냈다는 점에서 혹평 보다는 호평을 하고 싶은 나의 생각이다. 하지만 한 가지 아쉬운 점은 의 주요한 줄거리가 전두환을 암살 하는 것 난 이것이 정말 마음에 들지 않는다. 물론 나도 전두환이 아주 큰 중죄를 저지르고도 지금까지 잘살고 있는 모습을 보면 분통이 터진다. 그렇다고 해서 현재 살아있는 사람을 암살한다는 내용은 전두환이란 인물의 인격을 무시하는 행위인 것이다. 비록 만화속 내용이지만 암살은 명백한 살인이다. 이는 사회적으로 절대 용납 할 수 없는 짓 인 것이다.

독후감/창작| 2007.10.29| 4페이지| 1,500원| 조회(1,529)

인터넷, 만화, 민주화, 광주, 강풀

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