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나노기술을 통한 제조업의 안전성 향상

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2020-01-31 (금) 09:23 조회 : 45

나노 기술을 통한 제조업의 안전성 향상
연료 효율 및 마찰 감소

 

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나노 기술은 1 나노 미터와 100 나노 미터 사이의 원자와 분자 규모의 물질을 다루는 기술이다. 이에 대한 감을 잡기 위해 설명하면, 1 나노 미터를 1미터에 비교하는 것은, 대리석의 크기와 지구의 크기를 비교하는 것과 같다. 이 글에서는 자동화 부품 공급 업체의 미국 지부 관리자인 Mark Howard가 제조 분야에 관한 세 가지 흥미로운 나노 기술에 대하여 설명한다.

 

출처 : manufacturing tomorrow
번역 : K-Smart Factory

 

나노 제조에 대한 새로운 미래과제

 

나노 제조(Nanomanufacturing)란 나노 수준의 크기에서의 재료, 구조물, 장치 및 시스템의 상업적 생산을 위한 확장 가능하고 생산성 높은 제조 과정의 개발에 초점을 맞춘다. 최근에는 이 분야의 연구 개발(R&D)이 집중적으로 이루어지고 있다.엔지니어들은 두 가지 방법으로 나노 소재를 합성할 수 있다. 첫 번째 방법은 탑다운 공법을 사용하는 것이다. 큰 것부터 시작하여 나노 소재를 점점 조각해 나가는 과정이다.
이것은 컴퓨터 칩과 다른 일상적인 물건들을 만드는데 종종 사용되는, 가장 흔한 방법이다. 또 다른 방법은 바텀업 공법으로, 한 번에 하나의 원자/분자 수준에서 구조물을 조립하는 과정이다. 이 방법은 아직 개발 및 실험 단계에 있으며 시간이 많이 소요되고 복잡하다.
지속적이고 광범위한 연구개발은 나노 기술의 상당한 발전을 이끌어냈다. 바텀다운 공법에 대한 탐구는 외부와의 상호 작용 없이 특정 구조로 스스로 조립할 수 있는 분자 구성 요소를 만드는 것에 대한 연구를 가능케 했다. 특히 세 가지 애플리케이션은 제조업의 미래 모습에 대한 구체적인 증거를 보여준다.

 

안전성 향상 및 연료 효율

 

코팅에 나노 소재를 이용함으로써 안전 마모가 크게 개선되었으며, 이는 biotextile 분야에서 점점 더 인기를 끌고 있다. 나노 탄소 입자는 의류의 섬유 안에 퍼지면서 나노 섬유로 덮개를 만든다. 탄소 나노 섬유를 섬유 복합 재료로 사용하면 방충제, 얼룩 방지제 및 항생제까지도 만들 수 있다. 의류 제조 시 이 안전 마모는 위험 구역의 작업자를 보호하는 데 사용될 수 있다.
폴리머 나노 기술은 나노 입자를 기존 폴리머의 매트릭스로 분산시켜 접착제, 실란트, 코팅, 화분 심기 및 캡슐화 화합물을 개발할 수 있도록 한다. 나노 입자 충진물을 이러한 용도에 사용하면 열 안정성, 물에 대한 저항성 및 화학적 저항성, 인장 강도 및 화염 저항성을 높일 수 있다.
폴리머 나노 복합 소재는 자동차 산업에서 타이어 제조에 있어 중요한 요소가 되었다. 이 화학 물질 및 화염에 내성이 있는 입자는 기존 타이어에 비해 가벼운 무게와 더 나은 성능을 제공하며, 그 결과 더 높은 연비를 선사한다.

 

마찰 감소

 

윤활제 생산에 나노 기술을 도입함으로써 제조 분야에 다양한 해결책들이 생겨났다. 일반적으로는 기름이 두 물체 사이의 마찰을 줄이기 위해 사용되고 있는데, 나노 입자가 대신 사용될 수 있다. 이 나노 입자들은 작은 볼 베어링처럼 작용하여 두 표면 사이를 굴러 열, 마모 및 오일 고장의 가능성을 줄여준다.
화석 연료의 공급이 줄어들고 있다는 것은 이러한 발전이 제조업의 미래를 위해서 뿐만 아니라 환경을 위해서도 혁신적일 수 있다는 것을 의미한다.나노 미터는 지구에 비교해 볼 때 대리석의 크기일지도 모르지만, 나노 기술의 중요성은 매우 크다. 나노 소재의 발전을 위해 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 관련 산업들에도 탄력이 붙고 있다.

 


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