한국원자력연구원(원장 주한규)이 세계 최고 수준의 온도 안정성을 갖춘 친환경 비납계 압전소재 기술개발에 성공했다.

원자력연구원 기기안전진단연구부 박규현 선임연구원과 이민구 책임연구원 연구팀은 기존의 비납계 압전세라믹 소재가 온도에 따라 압전성능이 감소하거나 증가하는 불안정성을 해결하기 위해 오히려 이 현상을 이용, 온도에 따라 상반된 압전성능을 보이는 두 소재를 번갈아 쌓은 ‘적층형 압전복합소재’를 개발해 문제를 해결했다.

이 기술은 기존 비납계 압전세라믹 소재의 온도 안정성이 최대 100~150도인 것과 비교하면 두 배 이상 향상된 결과로 세계 최고 수준의 성능을 자랑한다.

또 기존에 300도의 고온에서 사용하던 압전물질이 대부분 비스무스 층상구조로 압전성능을 의미하는 압전상수가 20 이하에 불과했던 반면 연구팀이 활용한 두 가지 물질은 페로브스카이트 구조로 압전상수가 최소 150 이상으로 고온에서도 압전성능이 우수하다.

이번 연구 결과는 국내 특허등록이 완료됐으며, 현재 미국과 유럽의 해외특허도 등록심사 중이다.

이번에 개발된 압전소재는 우수한 온도 안정성과 압전성능으로 원전과 같은 고온 환경에서 사용하는 고감도센서를 비롯해 다양한 친환경 압전부품 및 소자로 활용될 것으로 기대된다.

박태진 원자력연구원 기기안전진단연구부장은 “온도와 방사선 수치가 높은 원전과 같은 가혹한 환경에서 사용하는 특수센서는 지금까지 해외기술에 의존해 왔다.”며, “앞으로 특수센서 분야에 이번에 개발한 소재 기술을 우선적으로 적용해 나가겠다.”고 밝혔다.