형상기억합금에 대한 정보
에너지절약 밸브 ES밸브는 니켈 티타늄 소재의 형상기억합금 스프링이 핵심 원리입니다.
ES밸브에 사용된 형상기억합금에 대한 자세한 정보를 알아보도록 하겠습니다.
기사의 내용처럼 향후에 얼마나 많은 분야에 응용이 될지 기대가 됩니다.
이런 과학적인 소재가 ES밸브의 핵심자재이며 원리가 된다는 것이 믿음이 갑니다.
그렇기 때문에 ES밸브는 분명 미래의 주거문화를 선도할 훌륭한 제품이 될것임을
확신합니다.
실제 스프링을 처음 봤을때 어떻게 이런것이 정해진 온도에 반응하는가라는 의구심이
들었고 한편으로는 신기하다는 생각을 하게됩니다. 스프링에 무슨 반도체가 달린것도
아닌데 말입니다. 하지만 실제 온수에 대한 반응을 확인해보면 대단히 정밀하게
반응함을 알 수 있습니다. 반응하는 온도차가 거의 없습니다. 겨우 0.2~0.3℃의
오차가 있는것 같습니다. 이 부분에 대한 확인은 저희 테스트 장비를 통해서 직접
확인할 수 있으므로 기회가 된다면 직접 보실수 있을 것입니다. ^^
기술지원팀 032-551-6931
우리나라에서 형상기억합금(Shape Memory Alloy)하면 아마 대다수 사람들은 예전 광고에
나왔던 여성의 브래지어를 먼저 생각하게 될 것이다. 형상기억합금 소재로 제작된 메모리
브래지어는 당시 CF를 통해 대대적으로 홍보되어 일반인들에게 큰 관심과 이슈를 받았던
제품이다.
메모리 브래지어는 브래지어의 컵 받침 와이어를 플라스틱이나 금속이 아닌 형상기억합금을
사용하여 세탁 때문에 주름지고 구부러진 브래지어를 원래의 모습으로 복원시키는 데 탁월한
성능을 보여줬다. 이처럼 여성 속옷으로 그 명성을 떨친 형상기억합금은 어떤 원리로 원래의
모습을 기억하게 되는 것일까?
현재 우리가 사용하고 있는 니켈-티타늄(Ni-Ti) 소재의 형상기억합금은 1960년 미국
메릴랜드주 있는 미해군 병기연구소 한 연구원의 우연한 행동으로 발견되었다. 당시
미해군에서는 잠수함 선채에 사용될 특수 합금을 제작하기 위해 다양한 소재의 금속을 다양한
비율로 섞어 그 특성을 비교 연구하고 있었다.
그런데 니켈과 티타늄이 1대 1로 섞인 금속에서 이상한 반응이 검출되었다. 제작된 시료에
연구원이 가까이 다가가자 니켈 티타늄시료가 꿈틀 거리는 것을 발견한 것이었다. 의아함을
느낀 연구원은 왜 그 합금이 변형을 일으키는지 알아내기 위해 다양한 시도를 해 본 결과
연구원이 입에 담배를 물고 다가섰을 때 형체가 변하는 것을 발견했다. 즉 낮은 온도에서는
변형되었다가 특정 온도에 노출되면 원래의 모습대로 돌아오는 형상기억합금을 발견하게
된 것이다.
이후 형상기억합금은 F-14 전투기의 유압배관과 산업현장에 응용되었고 우주선의 안테나
제작에도 사용되었다. 우주선의 경우 우주선 선체에 달라붙어 있던 안테나가 우주로 나가고
나서 태양열에 의해 안테나가 퍼질 수 있도록 제작되었다.
지금까지 형상기억합금은 니켈계(Ni), 구리계(Cu), 철계(Fe) 등으로 크게 나뉘며 세부적으로는
아연(Zn), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속을 조합한 Cu-Zn-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Ni,
Au-Cd 등 수십 종류의 합금이 있다. 현재까지 많은 수의 형상기억합금이 발견되었지만 가장
복원력이 뛰어난 합금은 니켈(Ni)-티타늄(Ti)으로 이루어진 니티놀 합금이 가장 우수한 것으로
평가되고 있다.
니티놀은 니켈과 티타늄을 1:1의 비율을 섞어 만든 것으로 온도가 변함에 따라 결정구조가
변하는 특성이 있다. 니티놀의 특성은 온도가 낮을 때는 어느 모양으로든 변형이 가능하며
온도가 올라가면 다시 원래 모습대로 복원되면 원주 구조도 단단하게 변하게 된다.
이런 형상기억합금의 활용은 현재에도 많이 사용되고 있지만 앞으로 미래에 더 다양하게
사용될 것으로 예측되고 있다. 현재 형상기억합금은 앞서 설명한 여성의 기능성 속옷과.
사용자의 손의 형태에 따라 변하는 피부 느낌 형상기억합금 마우스, 그리고 이탈리아에서
개발된 더우면 소매가 자동으로 올라가는 셔츠, 우주선의 장비, 항공기나 자동차, 기차의 유압
배관 등 다양하게 사용되고 있다.
미래에는 로봇의 소재 및 의료용 장비, 주택이나 자동차의 차제 등과 같은 곳에 사용될 것으로
예측하고 있으며 형상기억합금이 가진 변형성과 온도에 따른 변화를 이용해 다양한 분야에서
연구가 진행 중이다.
앞으로 10년 뒤 형상기억합금이 활용된 우리 주변의 모습은 어떠할까? 지금은 자동차를 타고
가다 간단한 접촉사고나 긁히는 것과 같은 사고가 났을 때는 범퍼나 차체의 교체 또는 판금이나
도색과 같은 방법이 사용되지만 미래에는 찌그러진 차체에 열만 쐬어 준다면 다시 원래의
모습대로 돌아오는 자동차도 등장하게 될 것이다.
글 : 양길식 (logindoor@gmail.com)
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