탄소나노튜브의 특성과 응용 및 발전전망

소개

탄소나노튜브 (Carbon nanotube, CNT)의 독특하고 우수한 전기적 물리적 화학적 특성 때문에 인체 촉매담지, EMI(전자파 차폐), 전도성 도료, 고성능 에너지 저장매체, 복합체, 전자 방출소재, 전자소재 등 많은 분야에서 응용이 가능할 것으로 내다보고 있으며 활발한 연구가 현재 진행 중이다. 본 고에서는 탄소나노튜브의 응용에 관한 연구 개발동향을 분석하고 향후 발전 전망에 대해 고찰해 보았다.

목차

1. 서 론

2. 기술 개요
2.1. 구조
2.1.1. 탄소의 결합
2.1.2. 탄소의 구조
2.2. 합성방법
2.2.1. 전기방전법 (arc-discharge)
2.2.2. 레이저 증착법 (laservaporization)
2.2.3. 플라즈마 화학기상증착법
(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
2.2.4. 촉매화학 기상증착법
(Catalytic Chemical Vapor Deposition)
2.2.5. 열화학 기상증착법
(Thermal Chemical Vapor Deposition)
2.3. 탄소나노튜브의 물성
2.3.1. 전기적 성질
2.3.2. 열적 성질
2.3.3. 기계적 성질
2.4. 탄소나노튜브의 응용
2.4.1. Emitter 및 FED응용
2.4.2. 2차전지전극 및 연료전지 응용
2.4.3. 극메세 전자 스위칭소자 응용
2.4.4. Mechatronics 및 고기능 복합체 응용

3. 현재 연구 동향 및 연구의 방향, 흐름 등
3.1. 현재의 연구개발 실적
3.1.1. 국외의 기술동향 및 수준
3.1.2. 국내의 기술동향 및 수준
3.2. 현 기술상태의 취약성
3.3. 앞으로의 전망
3.4. 산업화 현황
3.4.1. 해외
3.4.2. 국내
3.5. 시장현황 및 전망
3.5.1. 시장현황
3.5.2. 시장전망

4. 결론

5. 참고문헌

본문내용

최근 나노미터 크기의 극 미세 영역에서 새로운 물리현상과 향상된 물질 특성을 나타내는 연구 결과가 보고되면서 나노기술이라는 새로운 영역이 열렸으며, 이러한 나노 과학기술이라는 새로운 영역은 21세기를 선도해갈 전자정보통신, 의약, 소재, 제조공정, 환경 및 에너지 등의 분야에서 필수적인 기술로 부각되었다. 이러한 나노기술분야 중 새로운 물질의 구현과 산업적 응용성에 있어 크게 각관 받고 있는 분야가 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)이다. 그전까지 탄소의 결정체로 알려진 물질로는 흑연과 다이아몬드뿐이었다. 1985년에 Kroto와 Smalley가 제3의 탄소 동소체로 불리는 플러렌(Fullerene: 탄소 원자가 60개가 모인 것)의 존재를 처음 발견하게 되었다. 이후 1991년 일본전기의 전자현미경 분석가였던 Iijima박사가 전기방전법을 사용하여 흑연 음극상에 형성시킨 탄소덩어리를 TEM으로 분석하는 과정에서 처음으로 가늘고 긴 대롱 모양의 탄소나노튜브를 발견하였다. 이때 성장된 탄소나노튜브의 직경이 대략 수nm 정도로 극히 작기 때문에 나노튜브라고 부르게 되었다. 탄소나노튜브는 그 재료적 우수성으로 인하여 나노기술분야에서 가장많이 언급되는 재료이다. 그 강도가 강철의 인장강도 보다 수백배 강하고 열전도도가 다이아몬드보다 뛰어나며 구리와 같은 전기 전도도를 지님과 동시에 이보다 더 많은 전류를 통과시킬 수 있으며 그 이름에 나와 있듯 이 나노크기의 소재 이므로 현재나노기술 분야의 핵심재료로 이용이 되고 있다. 실제로 탄소나노튜브는 이들 벽의 형태, 재료적 특성 및 길이 등에 의하여 다양한 종류가 존재하고 있으며 생산량, 가격 및 특성에 따라 응용을 다양화 시키고 있다. 이러한 점들을 고려해 보면 탄소나노튜브의 영향은 이미 현실에 나타나고 있으며, 이 재료의 잠재성이 실현될 경우에는 수천만 달러의 시장이 형성될 전망이다. 나노소자 기술은 앞으로 세계시장을 지배하게 될 전자관련 산업의 기술 중심에 위치해 있다. 멀지않은 미래의 디지털컨버전스시대에는 나노소자를 이용한PC, 가전 이동통신, 바이오칩, 항공우주, 국방에 이르기까지 전 산업분야의 두뇌와 핵심저장장치들은 나노소자로 구성되어 있으며 이와 관련된 공정기술이 그 생산기술을 주도 할 것이다. 따라서 세계적인 기업들은 “나노반도체 기술개발과 상용화를 가장먼저 장악하는 회사가 향후 미래전자산업을 지배 할 것이다.”라는 모토를 내걸고 기업의 사활을 건 경쟁을 벌이고 있다. 이러한 헤게모니선점을 위한 기술개발의 현장중심에는 탄소나노튜브가 위치하고 있다. 탄소나노튜브를 이용한 전자소자는 그 재료의 우수한 장점과 나노크기의 재료라는 특성으로 초고속 저전력소비, 저발열량 및 고밀도와 같은 장점이 있다고 보고 되고 있다. 따라서 이들은 향후 디지털컨버전스시대의 나노전자소자핵심소재로 주목을 받고 있으며 세계적 KIC News인 전자소자관련업체들이 그 개발에 박차를 가하고 있다. 이와 관련해 본고에서는 탄소나노튜브의 응용분야의 개발동향을 분석하고 향후전망을 고찰하였다.

참고자료

· 나노소재 응용기술; 탄소나노튜브의 산업 화 현황과 전망. 소대섭, 김경호, 이호신, 서 주환. 한국과학기술정보연구원(2007)
· 탄소나노튜브 기술동향. 이철진. (군산대학 교)
· 국가전략산업분석 탄소나노튜브. 김기일, 강현무, 김강회, 손종구, 배상진. 한국과학기 술정보연구원(2002)