세라믹

세라믹스(ceramics) 또는 세라믹과 냉각 활동으로 마련된 무기 화합의, 비금속 고체이다.[1] 점토 등 천연의 원료를 사용해서 만들며, 용기로 사용되어 왔다. 이에 대하여 파인 세라믹스(fine ceramics)는 고순도의 인공 원료를 사용해서 만들며, 전자재료, 정밀기계 재료 등 다양한 용도에 쓰인다. 세라믹스는 금속과는 반대로 전기를 잘 전도하지 않을 뿐 아니라, 유기 재료와는 달리 고온에도 잘 견딘다는 것이 특징이다.

일반적으로 세라믹은 수정처럼 원자들이 규칙적으로 배열된 형태를 띄고 있기 때문에, 무기 화합의 세라믹으로 한정하여 세라믹을 지칭하기도 한다. 그러나 그렇지 않은 형태의 세라믹도 모두 포함할 수 있다.

인류가 만든 최초의 세라믹은 도자기류이며, 기원전 27000년 경에 점토로 만들어 구운 조각상을 예로 들 수 있다.

세라믹(ceramic)이라는 낱말은 그리스어 κεραμικός (커라미코스)에서 온 것으로 도기를 뜻하며 인도유럽어족의 낱말 커(ker)는 열을 뜻한다.[2][3] 세라믹은 요업 제품, 물질, 또는 제조 과정을 모두 가리킨다.

Goryeo Celadon
고려 청자

종류

그 외 구조적으로 벽돌, 타일 등도 세라믹의 종류에 포함된다.

특징

세라믹스는 최근에는 생체재료로도 쓰인다. 파인 세라믹스는 금속이나 플라스틱에 비하여 녹이 슬지 않고 에 타지 않으며 손상되지 않는 특징을 지닌다.

거기에 전자기적, 광학적, 기계적, 생체공학적으로 뛰어난 특성을 갖는 것이 많다. 파인 세라믹스의 주요한 응용으로는 텔레비전, 에어컨 등 가전제품의 각종 소자, 집적회로의 기반, 콘덴서, 가스누출 센서, 헤어 드라이어, 가스 레인지의 점화장치, 스페이스 셔틀의 내열 타일 등이 있다.

하지만 신축성이 없고 부서지기 쉬운 단점도 있다. 한편 바이오 세라믹스는 생체물질 대용으로 사용하는 세라믹스로서 열에 강하고, 약품에 잘 견디며, 잘 긁히지 않고 변형이 거의 없다. 또 생물이나 인체에 해를 입히지 않는다. 바이오 세라믹스의 한 종류인 다공질 세라믹스는 인공치아나 인공뼈, 효소반응 운반체로 널리 쓰인다.

또한 바이오 세라믹스는 맥주의 맛을 좋게 하는 증류 필터나 음식물을 오랫동안 신선하게 보관하기 위한 그릇으로도 이용된다.

관련 학회

같이 보기

각주

  1. “Ceramic Tile Institute of America CTIOA - ONLINE”. 2009년 1월 18일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2009년 1월 12일에 확인함.
  2. “Bartleby.com: Great Books Online - Quotes, Poems, Novels, Classics and hundreds more”. 2009년 1월 25일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2010년 4월 8일에 확인함.
  3. Proto-Indo-European dictionary-translator
LG G4

LG G4는 LG전자가 제조/판매하는 안드로이드 패블릿 스마트폰이다. 2015년 4월 29일에 주요 6개국에 공개했고, 같은 날 대한민국에 출시했다.

5.5인치 Quad HD IPS 디스플레이를 탑재하였다. CPU는 퀄컴 스냅드래곤 808 헥사코어를 장착하여 광대역 LTE-A를 지원한다.

고온가스로

고온가스로(高溫gas爐)는 세라믹 피복입자 핵연료를 사용하고 흑연을 감속재로 헬륨을 냉각재로 사용하는 원자로이다.

이런 조합은 섭씨 700도이상의 높은 열을 안전하게 발생하도록 함으로 높은 효율의 전력생산, 공정열, 수소생산이 가능하도록 해준다.

교세라

교세라 주식회사(일본어: 京セラ株式会社, 영어: Kyocera Corporation)는 교토부 교토 시 후시미 구에 본사를 둔 일본의 전자기기, 정보기기, 태양전지, 세라믹, 관련 기기 제조회사이다. UFJ 그룹의 계열사이다.

규소

규소(珪素/硅素←일본어: 珪素/硅素 게이소[*]) 또는 실리콘(←영어: Silicon 실리컨[*])은 화학 원소로 기호는 Si(←라틴어: Silicium 실리키움[*]), 원자 번호는 14이다. 4가 준금속으로 탄소보다는 반응성이 떨어지고 저마늄보다는 반응성이 크다.

지구의 지각에서 산소 다음으로 많은 원소로 전체 질량의 27.7%를 차지하며, 우주에서는 질량 기준으로 8번째로 많이 존재하는 원소이다. 지구에서는 점토나 모래, 석영, 장석, 화강암 등의 형태로 산출되며, 주로 이산화규소나 규산염 상태를 하고 있다. 대부분 반도체의 주성분이며, 이산화규소나 규산염의 형태로 유리, 세라믹, 시멘트 등의 주성분을 이루고 있다. 실리콘 수지의 주성분이기도 하다. 현대에 와서는 반도체 제조에 핵심적으로 쓰이나, 대부분은 철 제련, 알루미늄 주조, 실리카겔 제조 등에 사용된다.

대부분의 생명체 내에서는 미량 존재하지만 필수적인 역할을 수행하며, 특히 해면 등 일부 해양 생물의 경우 규소 화합물로 이루어진 골격을 가지고 있다.

금속공학

금속 공학, 야금학(metallurgy)는 재료 공학의 한 분야이지만 특히 금속의 물리적 화학적 성질에 대한 평가나 새로운 금속의 연구 개발을 실시하는 학문이다.본래는 광석에서 유용한 금속을 채취 정제·가공하여 여러가지 목적에 따른 실용 가능한 금속 재료·합금을 제조하는 이른바 야금을 범위로 하는 학문이며, 야금학의 이름도 여기에서 딴 것이다.

나이프

나이프(knife)는 날 또는 모서리를 사용해 무언가를 "잘라"내는 도구이다. 무기가 아닌 도구 내지 공구로서 사용되는 칼이라고 정의할 수 있다. 나이프와 유사한 도구는 적어도 2백 5십만년 전 석기시대부터 사용되었으며, 올도완 문화의 유물들이 이를 증거한다. 인류 역사상 초기 나이프의 재료는 암석(석기), 뼈(골각기), 부싯돌, 흑요석 등이었으며, 시대가 진보함에 따라 청동, 구리, 무쇠, 강철, 세라믹, 티타늄 날을 가진 나이프가 등장했다.

많은 문화권이 각자의 독특한 나이프들을 가지고 있다. 인간의 최초의 도구라는 점에서, 특정 문화권에서는 나이프에 영적·종교적 중요성을 부여하기도 했다."나이프"라는 단어는 노르드어로 날붙이를 의미하는 "크니프"(knifr)에서 유래한 것으로 생각된다.

박막

박막(薄膜, Thin film)은 기계가공으로는 만들 수 없는, 두께가 μm 이하인 얇은 막을 의미한다. 강자성 박막을 이용하여, 컴퓨터의 기억장치로도 사용한다. 세라믹은 불활성과 상대적으로 높은 강도를 가지고 있으며, 부식, 산화에도 강하기 때문에, 세라믹 박막은 기판이나 도구의 보호를 위한 코팅으로 사용된다. 또한 광전지에서 박막기술을 활용하면, 대량생산이 가능하고 효율이 높기 때문에 박막 광전지에 활용할 수 있는 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

산소 센서

산소 센서(oxygen sensor) 또는 람다 센서(lambda sensor)는 기체나 액체속의 산소(O2) 의 분압을 측정하는 전자 소자이다. 그것은 1960년대 후반 로베르트 보슈 GmbH에 의해 개발되었느데 귄터 바우만이 관리감독하였다. 원래의 검출 요소는 백금의 박막을 지닌 기준 측과 소진 측 모두에 쇠고리(thimble) 형태의 지르코니아 세라믹이 코팅되어 만들어졌다. 그리고 가열되거나 가열되지 않은 형태이다. 평판 형태의 센서는 1998년 시장에 출시되었고 세라믹 검출 요소와 세라믹 구조내의 내장 히터의 질량을 매우 줄였다. 이것은 켠후 빠르게 작동하고 응답속도가 빠른 센서를 주었다. 가장 공통적인 응용은 자동차와 다른 운송 수단의 내부 연소 엔진의 소모 가스 농도를 측정하는 것이다. 스쿠버 다이버 역시 흡사한 소자를 사용하여 호흡용 가스의 산소 분압을 측정한다.

과학자들은 산소 센서를 사용하여 호흡작용(Respiration) 또는 산소 생산을 측정하며 다른 접근 방법을 사용한다. 산소 센서는 산소 분석기에서 사용되는데 그것은 마취 모니터, 호흡기와 산소 농축기와 같은 의학 응용에서 많이 활용된다.

산소를 측정하는 많은 방법이 있으며 지르코니아, 기전 (또는 갈바닉), 적외선, 초음파 그리고 최근에는 레이저를 사용한다.

세라믹공학

세라믹공학(Ceramic engineering)이란 이러한 비금속 무기재료의 개발과 응용을 연구하는 학문 분야로서 물리, 화학, 전기, 전자공학이 망라된 첨단 소재 공학분야이다. 세라믹 공학은 크게 고전세라믹스와 정밀세라믹스로 구분되며, 정밀세라믹스는 전자요업재료와 구조요업재료로 크게 구성된다. 근래에는 특히 환경, 광학, 핵반응로, 생체용 재료로서 세라믹스의 응용범위가 넓혀지고 있다.

안티모니

안티모니(←영어: Antimony 앤티머니[*]) 또는 안티몬(←독일어: Antimon 안티몬[*])은 화학 원소로 기호는 Sb(←라틴어: Stibium 스티비움[*])이고 원자 번호는 51이다. 준금속 원소인 안티모니는 네 가지 동소체가 존재한다. 가장 안정된 것은 청백색 금속 상태이다. 노란색과 검은색 안티모니는 불안정한 비금속이다. 안티모니는 방염성, 페인트, 세라믹, 에나멜, 합금, 전자 제품, 고무 등에 사용된다. 안티모니를 포함한 오플루오린화 안티모니는 가장 강력한 산이다.

안티모니 화합물은 고대로부터 알려져 있었으며 당시에는 주로 미용 용도로 쓰였다. 금속성의 안티모니도 꽤 오래 전부터 알려져 있었던 것으로 추정되나, 납과 혼동되는 일이 잦았다. 1540년 반노초 비링구초(Vannoccio Biringuccio)가 최초로 순수한 안티모니를 분리하였다.

엑스선

엑스선(-線, 영어: X-ray 엑스레이[*])는 파장이 10 ~ 0.01 나노미터이며, 주파수는 3 × 1016헤르츠에서 3 × 1019헤르츠 사이인 전자기파다. 이는 자외선보다 짧은 파장의 영역이다. 독일의 물리학자 빌헬름 콘라트 뢴트겐이 처음 발견하여 이름붙였으며, 그의 이름을 따라 뢴트겐선으로도 부르기도 한다. 뢴트겐은 이 발견으로 최초의 노벨 물리학상을 수상했다. 엑스선은 투과성이 강하여 물체의 내부를 볼 수 있으므로, 의료 분야 및 비파괴 검사 등에 널리 쓰인다.

유니드

유니드(영어: UNID Co.,Ltd.)는 탄산칼륨 및 가성칼륨 등 화학제품과, MDF 등의 목재 보드 제품을 생산하는 코스피 상장 기업이다. 본사는 서울특별시 중구 을지로5길 19, 17층(수하동, 페럼타워)에 위치에 있으며 탄산칼륨은 PDP, 합성수지, 세라믹 등의 원료로 사용되며, 가성칼륨은 식품 및 세제, 알칼리전지 등의 원료로 사용되며, MDF는 건축물 및 가구에 사용된다.

자기 코어 메모리

자기 코어 메모리(Magnetic-core memory)는 초기 형태의 임의 접근 컴퓨터 메모리이다. 조그마한 자기 세라믹 링, 코어를 사용하며 자기장으로 정보를 저장한다. 전원을 꺼도 내용이 사라지지 않는다. 이러한 메모리를 코어 메모리라고도 부른다.

제즈베

제즈베(터키어: cezve)는 터키 커피를 끓이는 데 쓰이는 길고 좁은 편수 냄비이다. 미국 등에서는 이브릭(영어: ibrik)이라는 이름으로도 알려져 있다. 전통적으로는 구리나 황동으로 만들며, 금이나 은으로 만들기도 하였다. 현대에는 스테인리스강이나 알루미늄, 세라믹 등으로 만들기도 한다.

초전도 현상

초전도 현상(超傳導現象, 영어: superconductivity)은 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 내부 자기장을 밀쳐내는 등의 성질을 보이는 현상으로, 대체로 그 물질의 온도가 영하 240˚C 이하로 매우 낮거나 구리나 은과 같은 도체의 경우에는, 불순물이나 다른 결함으로 인해 저항이 어느 값 이상으로 감소하지 않는 한계가 있다. 절대영도 근처에서도 실제 구리 시료의 저항은 0이 아닌 값을 가지게 된다. 반면 초전도체의 저항은 온도가 "임계 온도" 값보다 아래로 내려가면 갑자기 0으로 떨어진다. 초전도 전선으로 된 고리를 흐르는 전류는 전원 공급 없이도 계속 흐를 수 있다. 강자성이나 원자 스펙트럼 준위처럼, 초전도는 양자 역학적인 현상이다. 초전도는 단순히 고전 물리의 이상적인 "완전 도체"(perfect conductor) 개념으로는 설명될 수 없는 현상이다.

초전도는 다양한 종류의 물질에서 나타나는데, 주석이나 알루미늄과 같이 한가지 원소로 된 물질에서도 일어나고, 다양한 금속 합금이나 도핑된 세라믹 물질에서도 나타난다. 한편 초전도는 금이나 은과 같은 귀금속에서는 나타나지 않으며, 순수한 강자성 금속에서도 나타나지 않는다.

1986년에는 구리-페롭스카이트(perovskite) 계 세라믹 물질에서 임계 온도가 90 K(켈빈)을 넘는 고온 초전도체가 발견되었는데, 이 때문에 초전도체 연구가 다시 활성화되는 계기가 되었다. 순수한 연구 주제로서, 이런 물질들은 초전도체를 설명하는 기존 이론으로는 설명되지 않고 있다. 게다가, 초전도 상태가 경제적인 면에서 중요한 기준이 되는 온도인 액체 질소의 비등점 (77 K)보다 높은 온도에서도 나타남에 따라, 좀 더 많은 상업적 응용 가능성이 열리게 되었다.

축전기

축전기(capacitor 커패시터[*]) 또는 콘덴서(condenser)란 전기 회로에서 전기 용량을 전기적 퍼텐셜 에너지로 저장하는 장치이다. 축전기 내부는 두 도체판이 떨어져 있는 구조로 되어 있고, 사이에는 보통 절연체가 들어간다. 각 판의 표면과 절연체의 경계 부분에 전하가 비축되고, 양 표면에 모이는 전하량의 크기는 같지만 부호는 반대이다. 즉, 두 도체판 사이에 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 유도되는데, 이로 인해 전기적 인력이 발생하게 된다. 이 인력에 의하여 전하들이 모여있게 되므로 에너지가 저장된다.

팬택 베가 레이서 2

팬택 스카이 베가 레이서 2(Pantech SKY VEGA Racer 2)는 팬택이 2012년 5월 10일에 출시한 스마트폰이다. 음성으로 사진을 찍는 기술을 내세우며 광고를 했다. 스카이 베가 레이서의 후속 기종으로, 안드로이드 4.0.3 아이스크림 샌드위치를 탑재하였다. 차세대 AP인 스냅드래곤 S4 MSM8960 을 탑재 하였으며, 배터리는 기존보다 많은 2,020 mAh의 배터리를 사용한다. FLUX UI 1.5를 탑재하였다. 하얀색 배터리 커버는 세라믹 증착 기술을 이용하여 세라믹으로 제조한다.

이후 2013년 6월에 팬택 스카이 베가 레이서 2의 변형 기종 이며 KT 전용 단말인 팬택 스카이 베가 레이서 2 블링이 출시 되었다.

한국세라믹기술원

한국세라믹기술원(韓國-技術院, Korea Ceramic Engineering and Technology)은 1912년 정부조직인 중앙시험소로 출발하여 2000년 정부출연기관으로 출범한 대한민국의 세라믹 전문 연구기관인 요업기술원이 2009년 5월 4일 한국세라믹기술원으로 독립 기관화되어 세라믹산업을 진흥하고 기술을 개발할 목적으로 새롭게 출범한 대한민국 산업통상자원부 산하 위탁집행형 준정부기관이다. 서울특별시 금천구 디지털로 10길 77(가산동 233-5)에 있었지만 2015년 3월 16일부로 경상남도 진주시 소호로 101(충무공동 15-4)로 이전하였다.

핵연료

핵연료(核燃料, 영어: nuclear fuel)는 원자력발전소에서 전기를 생산하는 데 필요한 에너지를 핵분열 반응을 통해 내는 방사성물질을 말한다.

핵연료는 발전용 원자로 내에서 중성자를 흡수해 핵분열을 일으킴으로써 열을 발생시키는 데 필요한 재료이며, 연구용 원자로에서는 핵분열을 일으켜 중성자와 열을 생산하는 물질로 사용되고 있다. 현재 가동 중인 국내 원자력발전소는 가압경수로형과 가압중수로형이 있다. 경수로형에서는 우라늄-235 함량 3~5%의 농축우라늄을 연료로 사용하고 있으며, 중수로형에서는 우라늄-235 함량 0.7%의 천연우라늄을 그대로 쓰고 있다. 또한 연구로에서는 대부분 20% 농축도의 우라늄을 핵연료로 사용하지만, 초창기 연구로에서는 90% 이상 고농축 우라늄이 쓰이기도 했다.

대부분의 원자로에서 핵연료는 막대모양의 봉으로 되어 있으며, 여러 개의 핵연료봉을 묶어 핵연료집합체로 사용한다. 국내 가압경수로에서 쓰는 연료봉은 우라늄산화물인 이산화우라늄(UO2)을 지름 약 8.5mm, 높이 11~14mm의 원통형의 소결체로 제조한 것을 지름 약 9.5mm, 길이 4m의 피복관에 장전시켜 사용한다. 피복관에는 약 380개의 소결체와 소결체의 움직임을 방지하는 스프링을 넣고, 연료봉 내를 헬륨기체로 충전한 후 봉단마개를 용접해 제조한다. 이러한 연료봉 230~270개를 다발로 묶어 정사각형 형태로 만든 것을 '핵연료집합체'라고 한다. 원자력발전소에서는 이러한 핵연료집합체를 원자로 1기당 150~210개 정도를 장전해 운전하게 된다. 핵연료집합체는 연료봉 외에도 안내관, 지지격자, 상하단고정체, 계기관 등으로 구성된다.

소결체 한 개에는 우라늄이 약 5.2g 정도 포함되며, 전력 생산량으로 계산하면 약 1,800kWh로, 4인 가구가 8개월 정도 쓸 수 있는 분량이다. 따라서 핵연료집합체 1기의 질량은 약 655kg 정도가 되고, 그 가운데 우라늄은 약 431kg쯤 된다. 핵연료집합체 1다발의 전력생산량은 약 1억 7천만kWh로 약 6만 가구가 1년 정도 쓸 수 있는 전기 에너지에 해당한다.

중수로에서 사용하는 핵연료는 소결체의 지름이 약간 더 커서 10.2mm이며, 소결체 약 31개를 길이 50cm의 피복관에 넣어 연료봉으로 만들고, 연료봉 37개를 원통형의 다발로 묶어 사용하므로 질량이 24kg 정도 된다.

핵연료는 원자력발전소의 가장 핵심 요소인데, 소결체 재료인 이산화우라늄(UO2)은 화학적으로 매우 안정된 화합물로, 용융온도가 약 2,850℃이다. 이산화우라늄 소결체는 핵분열 시 발생하는 방사성물질들을 안전하게 가두어 두는 1차 방호벽 역할을 한다. 또한 소결체를 감싸고 있는 핵연료 피복관은 방사성 물질이 냉각재로 유출되지 않도록 막아 주는 2차 방호벽 역할을 한다.

한편, 연구용 원자로들은 대부분 출력되는 열이 많지 않고, 운전온도가 낮아서 초기에는 알루미늄과 90% 이상 고농축우라늄 합금을 연료로 사용했으나, 이후에는 농축도를 20%로 낮춘 우라늄과 실리콘 합금으로 만든 심재를 알루미늄 피복으로 감싼 연료봉을 주로 사용하고 있다. 우리나라의 연구용 원자로인 ‘하나로’도 이러한 연료봉을 사용하고 있다. 하지만 최근 핵연료 성능을 더 높인 우라늄과 몰리브덴 합금의 핵연료가 개발되어 부산시 기장구에 건설 중인 연구로에는 우라늄과 몰리브덴 합금 핵연료를 사용할 예정이다.

핵연료는 무거운 원소가 포함되어 있어, 이 원소가 핵분열로 인한 연쇄 반응을 통해 에너지를 생산한다. 235U과 239Pu이 주로 쓰인다. 핵연료를 사용하기 위해 채광, 정제, 사용, 처분까지 걸리는 과정을 통틀어 핵연료 주기라고 말한다.

모든 핵연료가 핵분열을 이용하는 원자로에 사용되는 것은 아니다. 플루토늄-238과 다른 원소들은 방사성동위원소 열전기 발전기에서 열원으로 사용되거나, 다른 원자력 전지의 에너지 원으로 사용된다. 3H (삼중수소)같은 가벼운 원소는 핵융합의 연료이기도 하다.

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