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韓美 공동연구진, 커패시터 크기 확 줄이는 기술 개발

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韓美 공동연구진, 커패시터 크기 확 줄이는 기술 개발

2019.07.24 17:09
광주과학기술원(GIST)은 김봉중 신소재공학부 교수와 줄리아 그리어 미국 캘리포니아공대 재료과학과 교수 공동연구팀이 유전율을 공기 수준으로 낮춘 커패시터를 개발했다고 23일 밝혔다. GIST 제공
광주과학기술원(GIST)은 김봉중 신소재공학부 교수와 줄리아 그리어 미국 캘리포니아공대 재료과학과 교수 공동연구팀이 유전율을 공기 수준으로 낮춘 커패시터를 개발했다고 23일 밝혔다. GIST 제공

국내 연구팀이  전자회로에 들어가는 커패시터 크기를 확 줄일 수 있는 새로운 기술을 개발하는데 성공했다. 

광주과학기술원(GIST)은 김봉중 신소재공학부 교수와 줄리아 그리어 미국 캘리포니아공대 재료과학과 교수 공동연구팀이 유전율을 공기 수준으로 낮춘 커패시터를 개발했다고 23일 밝혔다.


유전율은 외부 전기장을 유전체에 가해 유전체 내 전기장 세기가 작아진 비율을 뜻하는 의미한다.  커패시터의 크기는 유전율과 큰 관련이 있다. 유전율이 높아지면 그 유전체 내에서 진행하는 전자기파의 파장이 커지기 때문에 구조 크기가 커진다. 컴퓨터 중앙처리장치나 무선통신, 자율 주행차 등에 쓰일 고효율 마이크로 전자기기를 만들려면 커패시터가 작아져야 한다. 유전율을 낮추기 위해선 고체의 내부에 존재하는 빈틈의 양을 뜻하는 다공도를 높이게 된다. 하지만 다공도를 높이게 되면 기계 강도와 절연파괴강도를 약하게 한다는 단점이 있다. 절연파괴강도는 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소돼 전류가 흐르게 되는 현상을 뜻한다.


연구팀은 기존의 단점을 해결한 새로운 커패시터를 개발했다. 연구팀이 개발한 커패시터는 세라믹 튜브로 이뤄졌으며 다공도는 99% 수준이다. 이에 따라 공기 수준의 유전율인 1.06~1.10k을 가지며 30메가파스칼(Mpa)수준의 영률을 가질 수 있었다. 영률은 물체를 양쪽에서 잡아 인장 또는 압축시킬 때 물체 길이 변화율과 응력의 비율로서 재료의 영구변형이 없는 탄성 변형구간의 강도를 의미한다. 또 연구팀은 개발된 커패시터가 200V의 전압에서도 안정적임을 확인했다. 


김 교수는 “이번 연구 성과는 아직 국내외적으로 아무도 도달하지 못한 초저유전 물질의 응력에 따른 유전 및 전기적 특성을 정량화하고 메커니즘을 규명한 첫 사례”라고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘나노레터스’ 지난 12일 온라인판으로 발표됐다.
 

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