ETRI, MIT원리 적용 임계온도 스위치 개발성공

뉴스 제공

2006-09-20 18:00

대전--(뉴스와이어)--ETRI(한국전자통신연구원 원장 임주환)는 지난해 9월, 발표한바 있는 모트(Mott) 금속-절연체 전이(MIT)현상을 이용하여 기존에 상용중인 세라믹 센서보다 소형이면서 높은 신뢰성을 가진 ‘임계온도 스위치’를 개발하고 이를 응용하여 ‘과열에 의한 휴대폰 배터리 부풀림 및 폭발방지 소자’ 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

이번에 개발된 프로그래머블(연속적 가변) MIT-임계온도 센서는 김현탁 박사가 확립한 이론을 기반으로 개발되었으며, 임계온도가 하나로 고정된 것이 아니라 임계온도를 자유롭게 가변할 수 있기 때문에 응용범위가 매우 넓다고 할 수 있다.

이러한 온도 스위치는 바나듐 옥사이드(VO2) 재료를 사용할 경우, 68oC 이하에서 동작이 가능하나, VO2가 아닌 다른 재료로 만든 MIT 소자의 온도범위는 각각 -193 ~ -110oC, 20 ~ 150oC까지 확장이 가능하다. 본 연구팀은 새로운 소재를 이용한 MIT 소자로 그 범위를 확인한바 있다.

따라서 이 스위치는 특정 임의의 온도측정 및 제어가 필요한 곳에서 사용이 가능하다. 예를 들면, 발효식품 제조회사(40oC)나 포도주 제조(15oC), 난방시스템(20oC), 화재경보기(55~72oC), 모터제어 등 매우 많은 응용처가 있다.

급격한 전하방전소자는 MIT 임계온도 스위치의 한 응용 예이며 휴대폰을 포함, 휴대용 IT기기의 전지에서 종종 발생하는 부풀림 및 폭발을 방지하고 전지의 안정화와 안전한 사용에 활용될 수 있다.

특히 휴대폰 이차전지의 과열 상태에서 급격한 방전 실험으로 부풀림, 폭발방지 및 지연 실험에도 성공하였다. 급격한 전하 방전이란 휴대폰 이차전지의 온도상승이나 과충전 상태인 4.2볼트(V) 이상에서 안전한 상태인 3.8V이하로 순간적으로 방전시키는 것이다.

리튬이온 이차전지는 대부분 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등에 많이 사용되는데 2006년도 연간 세계시장이 휴대폰 6억대(전지 6억 x 2=12억개), 노트북 1억대로 예상되고 있음을 감안할 때 경제적 효과는 매우 클 것으로 전망되고 있다.

특히, 노트북 배터리의 경우 휴대폰 배터리에 비해 그 용량이 훨씬 커서, 임계온도를 넘어 폭발되면 대형 화재가 발생할 수 있으므로, 이번에 개발된 소자가 갖는 의미는 매우 크다고 ETRI측은 설명했다. (참고; 최근 소니, 델 노트북 폭발사고로 사회적 이슈가 되었음.)

ETRI는 현재, MIT분야에서 24개(지난해 9월이후 8개 추가)의 특허를 출원중이며, 특히 세계시장에서 MIT 현상을 이용한 소자들의 우선권을 확보하는데 주력했다고 이날 밝혔다.

또한 ETRI는 지난해 제시한 MIT이론을 규명한 논리에 맞춰 시제품개발을 성공하였다는데 큰 의미를 부여했으며 새로운 소자의 상용화로 산업전반에 큰 파급효과가 예상된다고 밝히면서 직경 2인치(inch) 박막내에 임계온도 스위치 소자의 경우 16,000개를, 전지 폭발방지용 소자의 경우 5,000개 이상을 집적시킬 수 있다고 하였다.

ETRI는 원천기술 단계에 있는 고난이도 기술의 확보는 ETRI가 독자적으로 수행할 예정이며, 상용화 단계에 진입한 MIT 기술 기반의 연구개발품은 기술이전을 추진할 예정인 것으로 알려졌다. 특히 상용화 제품 개발을 위해서는 기업체와 공동으로 전략을 수립, 공동연구 과제를 통해 추진할 방침인 것으로 이날 발표했다.

ETRI 임주환 원장은 “작년 MIT현상 실험규명에 이어 올해 1차 결과물인 시제품이 완성되어 무엇보다도 기쁘다며 최근 이슈가 되고 있는 노트북 전지 폭발 등에 적용, 상용화의 좋은 모델이 될 수 있도록 지속적인 연구비 지원과 격려를 아끼지 않겠다.” 고 밝혔다.

1. MIT(Metal-Insulator Transition, 모트(Mott) 금속-절연체 전이현상) : 금속-부도체 전이 즉, 부도체가 금속으로 혹은 금속이 부도체로 바뀌는 현상.

2. Hole-driven MIT Theory : 김현탁 박사가 만든이론. “분수전하”와 “측정의 효과”를 도입하여 유명한 금속-절연체 전이 이론인 Brinkman-Rice picture를 확장한 실험적으로 관측가능한 수학적 발산을 갖는 불연속 금속-절연체 전이 이론.

3.급격한 전하방전소자 : 상용 2차전지 및 MIT소자를 적용한 전지의 방전실험 결과를 보여줌

4. 2006년도 연간 세계시장이 휴대폰 6억대(전지 6억 x 2=12억개), 노트북 1억대로 예상 : Gartner(Data Quest) 2004,

5. MIT분야에서 24개 특허출원(지난해 9월이후 8개 추가 ) : 웨이퍼제조, 휴대폰 폭발방지, 온도스위치, 회로배선 등의 특허

6. 직경 2인치(inch) 박막내에 임계온도 스위치 소자의 경우 16,000개중 1개 소자의 크기 : 300㎛ x 300㎛ 정도이며 1개의 MIT소자 크기는 약 5㎛ x 5㎛라고 밝혔다.

한국전자통신연구원 개요
ETRI는 전전자식교환기 (TDX), 디지털 이동통신시스템(CDMA)등의 정보통신 기술을 성공적으로 개발하여 우리나라가 정보통신 강국으로 진입하는데 획기적인 기여를 해 온 국내 최대의 정보통신 국책 연구 기관이다.

웹사이트: http://www.etri.re.kr