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도체-부도체 자유자재로 바꾸는 기술 첫 상용화

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도체-부도체 자유자재로 바꾸는 기술 첫 상용화

2015.09.09 18:00
새롭개 개발한 전류개폐기의 모습(오른쪽). 아래 쪽에 전류차단 기능을 하는 ’MIT’소자가 보인다. 기존 제품(왼쪽)에 비해 크기와 가격이 모두 절반 정도로 줄어든다. - 한국전자통신연구원 제공
새롭개 개발한 전류개폐기의 모습(오른쪽). 아래 쪽에 전류차단 기능을 하는 ’MIT’소자가 보인다. 기존 제품(왼쪽)에 비교해 절반정도 크기지만 성능과 내구성은 더 높아졌다. 가격 역시 2분의 1까지 떨어질 걸로 보인다. - 한국전자통신연구원 제공
 
국내 연구진이 세계 최초로 존재를 확인한 전자기 현상을 이용해 전자개폐장치를 만들고 상용화에도 성공했다. 조건에 따라 전기가 흐르는 ‘도체’에서 흐르지 않는 ‘부도체’로 바뀌는 ‘MIT 소자’가 주인공이다.
 
김현탁 ETRI 창의연구센터장 팀은 MIT 기술을 이용해 전자개폐장치를 작고 저렴하게 만드는 데 성공했다고 9일 밝혔다.
 
MIT 현상은 1949년 영국 과학자 모트(Mott)가 이론상으로 처음으로 언급한 뒤, 66년이 지난 2005년 김 센터장 팀이 이 현상이 실제로 존재한다는 사실을 처음으로 증명해 화제를 모았다. 그 뒤 10년 간의 추가연구를 통해 센터장 팀은 실제 제품을 개발하기에 이르렀다.
 
흔히 ‘두꺼비 집’이라고 부르는 가정용 배전장치나 냉장고, 에어컨 등에는 ‘바이메탈’ 방식의 전자개폐장치가 많이 쓰인다. 이 방식은 열을 받으면 금속이 휘어지는 현상을 이용한 탓에 오차가 크고 제품 수명을 단축시키는 원인으로 꼽혔다.
   
연구진은 자체 개발한 MIT 소자를 이용해 소형 전자개폐장치를 만들었다. 기존 전자개폐장치에서 전압을 측정하는 ‘계전기’ 부분을 떼어내고 MIT 소자로 대체하는 방식이다. MIT 소자는 전선 온도가 올라가면 저항의 변화를 감지하고, 67∼85℃가 되면 즉시 부도체로 바뀌면서 과전류를 자동으로 차단한다.
 
그 결과, 복잡한 기계장치가 필요하던 계전기를 칩 하나로 교체할 수 있게 돼 부피를 절반으로 줄이고 비용도 크게 낮출 수 있었다. 이어 관계기관의 인증시험까지 통과해 즉시 상용화가 가능함을 입증했다. ETRI 측은 현재 2만 원대에 시판 중인 에어컨용 전자개폐기의 가격을 1만 원 이하로 낮아질 것으로 보고 있다.
 
현재 연구진은 온도뿐 아니라 전압, 압력 등 여러 조건에 따라 반응하는 다양한 MIT 소자를 연구하고 있다. 원하는 대로 도체와 부도체를 바꿀 수 있다는 장점을 이용해 기존의 전기기기 설계를 바꿔 놓겠다는 게 목표다.
 
김 센터장은 “소방안전시설이나 가정용 누전 차단기를 비롯해 대부분의 전기제품에 적용할 수 있다”면서 “10년 정도 추가 연구를 거치면 나노 크기로도 만들 수 있기 때문에 고성능 IT기기 개발로 이어질 원천기술”이라고 말했다.
 
전 세계 전자개폐기·차단기 시장은 30조 원에 달한다. 연구진은 이 기술을 국내 전기기술 업체 ‘모브릭’에 이전했으며, 현재 MIT 소자를 월 1억개 생상할 수 있는 팹(Fab) 라인을 건설하고 있다.

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