보도자료
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국가 산업 설비 안전 지키는 ‘친환경 K-스마트 센서’ 나왔다
- 작성일
- 2023.08.08
- 조회수
- 2,850
- 원자력연, 원전 등 각종 산업 안전 책임질 압전형 센서 국산화 성공 -
- 유해한 납 사용 기존 센서를 친환경 소재로 대체 기대 -
□ 100% 해외 기술에 의존해 온 안전 모니터링 센서 기술을 우리 손으로 직접 개발해 시제품 제작까지 성공했다.
□ 한국원자력연구원(원장 주한규)은 국가 기반산업 핵심 설비의 안전을 상시 모니터링할 수 있는 압전형 센서 소재·부품 원천 기술을 개발하고, 개발된 센서 제품에 대해 국내외 인증을 획득했다고 8일 밝혔다.
□ 원자력 발전, 중화학 플랜트, 철도·교량 등 국가 기반산업의 핵심 설비는 오랜 기간 끄떡없어야 한다. 설비의 충격, 진동, 결함 등 이상 상태를 상시 모니터링하는 것이 중요한데, 이를 위해선 외부 충격에 전기적 신호를 발생시켜 정보를 실시간 제공하는 압전형 센서가 필요하다.
ㅇ 국내의 경우, 압전형 센서의 소재, 부품 기술의 취약성으로 미국, 유럽 등 기술 선진국 제조사로부터 센서를 전량 수입에 의존하고 있다.
ㅇ 이런 센서는 대표적인 유해물질 납(Pb)이 함유된 ‘납 티탄산 지르코늄(Pb(Zr,Ti)O3, 이하 PZT)’이라는 압전세라믹 소재로 만들었다. 유럽의 경우 전자제품·기기 속의 납을 엄격히 규제하는 등 세계적으로 납 사용을 금지하고 있어 친환경 소재 개발 및 제품화 경쟁이 치열하다.
□ 이에 기기안전진단연구부 이민구 박사 연구진은 2017년부터 기초 핵심 소재인 친환경 압전 소재부터, 디자인, 부품 제작 기술까지 센서 원천 기술 개발에 집중해왔다.
ㅇ 먼저, PZT를 대체할 친환경 소재로 주목받고 있는 ‘칼륨 소듐 니오베이트((K,Na)NbO3, 이하 KNN)’에 미세 도핑 방식으로 비스무트(Bi)계 화합물을 첨가해 압전성이 우수한 압전 소재를 만들었다.
ㅇ 이후 개발된 소재를 적용한 센서가 감도, 주파수, 안정성 측면에서 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 디자인을 개발했고, 센서 내 복잡한 구성 부품의 제작, 조립, 가공 기술을 최적화하는데 성공했다.
사진 1. 한국원자력연구원 기기안전진단연구부 이민구 박사와 개발된 친환경 압전형 센서 시제품
□ 연구진이 개발한 센서는 원전 등 다양한 산업 설비의 이상진동, 이물질 충격 등을 감시할 수 있는 직경 2cm, 높이 6cm 가량의 가속도계 센서 2종과 배관 등의 누설이나 결함을 탐지할 수 있는 직경 2~3cm, 높이 2~4cm 가량의 음향방출형 센서 2종이다. 올해 초 한국인정기구(KOLAS) 공인시험을 통해 기존 PZT 기반 상용 제품을 대체할 만큼의 성능을 확인했다. 이는 즉시 상용화가 가능한 수준이다.
ㅇ 제품의 안전성과 신뢰성을 인증하는 국내 KC 인증과 유럽 CE 인증, 친환경성 인증인 유럽 RoHS 인증도 7월까지 획득했다. 국내 특허 등록 2건과 출원 2건도 마쳤으며, 현재 국내 상표 등록과 미국, 유럽 등 해외 특허 등록이 진행 중이다.
ㅇ 그 간 개발 과정에서의 우수성을 인정받아 2018년 ‘국가연구개발 우수성과 100선’, 2019년 ‘출연(연) 우수성과 10선’에도 선정된 바 있다.
사진 2. 개발된 친환경 압전형 센서 4종
□ 연구원 최영철 기기안전진단연구부장은 “향후 개발된 센서 제품을 각종 산업 설비에 적용하기 위해 다양한 사업화 방안을 모색하는 중”이라며, “고온과 방사선 등 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 친환경 특수 센서 개발에 이번 기술을 연계 활용해나갈 것”이라고 밝혔다.