초록 ▼

가동원전 1차 계통 핵심설비의 안전을 상시적으로 모니터링하기 위해서는 고온, 방사선 극한환경에서 신뢰적으로 동작하기 위한 센서시스템 기술이 필요하며, 이를 위해 본 사업에서는 고온, 방사선 등 가혹환경에서 동작 가능한 센서용 압전 산화물 소재 원천기술을 확보하고자 하였다. 문헌분석을 통해 고온용 압전 산화물로 BiT(Bi₄Ti₃O₁₂) 물질계 및 도핑물질(Nb, Ta)을 결정하고 조성, 구조, 공정 최적화를 통해 최종적으로 Bi₄Ti_2.99

가동원전 1차 계통 핵심설비의 안전을 상시적으로 모니터링하기 위해서는 고온, 방사선 극한환경에서 신뢰적으로 동작하기 위한 센서시스템 기술이 필요하며, 이를 위해 본 사업에서는 고온, 방사선 등 가혹환경에서 동작 가능한 센서용 압전 산화물 소재 원천기술을 확보하고자 하였다. 문헌분석을 통해 고온용 압전 산화물로 BiT(Bi₄Ti₃O₁₂) 물질계 및 도핑물질(Nb, Ta)을 결정하고 조성, 구조, 공정 최적화를 통해 최종적으로 Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ 압전 산화물을 선정하였으며, 압전상수 32.1pC/N 및 큐리온도 673도를 달성하였다. 압전 산화물의 고온 물성 및 열화 특성을 연구하기 위해 온도에 따른 전기적 특성 평가를 수행하였으며, 이를 위해 in-situ(상온~300도) 및 ex-situ(상온~700도) 고온 환경 적용성 평가 체계를 구축하였다. in-situ 고온 환경 시험에서는 Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ 샘플의 유전손실(tanδ), 저항(Ω), 전기 전도도(σ_ac), 압전상수(d₃₃*), P-E loop, unipolar strain 전기적 특성 평가를 통해 고온 안정성을 확인하였고, ex-situ 고온 환경 시험에서는 650도에서 Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ 샘플이 초기 압전상수 (d₃₃) 대비 80% 이상 우수한 특성을 유지하는 것을 확인하였다. 또한, 300도에서 14일 이상 고온 장기 안정성 평가를 수행한 결과 초기 압전상수(d₃₃)의 91% 이상을 유지하였다. 압전 산화물의 방사선 조사 특성 연구를 위해 첨단방사선연구소와 협력 연구를 통하여 ⁶⁰Co 감마선 선원을 이용한 조사 특성 평가체계를 구축하였고, Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ 샘플은 고선량 감마선 조사 후에도 초기 값 대비 압전상수 (d₃₃)는 91%, 큐리온도(Tc)는 98.6% 특성을 유지하는 것으로 우수한 내방사선 특성을 확인하였다. 적층형 압전소재 신뢰성 평가를 위해, 상용 가속도계 센서의 내부 구조, 사양, 재질을 X-ray, SEM, EDS 등을 통하여 분석하고 기술 개발 방법론을 도출하였고, 적층형 압전소재용 세라믹 제작기술을 확보하였다.

(출처 : 서지정보양식 79p)

Abstract ▼

In order to constantly monitor the safety of core facilities in the primary system of nuclear power plants operating in extreme environments such as high temperature and radiation, special sensor-system technology is required to reliably operate in high temperature and radiation environments. In thi

In order to constantly monitor the safety of core facilities in the primary system of nuclear power plants operating in extreme environments such as high temperature and radiation, special sensor-system technology is required to reliably operate in high temperature and radiation environments. In this project, therefore, we aim to develop a source technology of piezoelectric oxide materials for sensors that can reliably operate in high temperature and radiation environments. BiT-based material as high temperature piezoelectric oxide by literature analysis is selected, and Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ piezoelectric oxide is finally selected through composition, structure and process optimization. The piezoelectric constant(d₃₃) and Curie temperature are measured to be 321.pC/N and 673℃, respectively.
In-situ and ex-situ high temperature environment applicability evaluation systems for electrical property of piezoelectric oxide with temperature change are established and it is confirmed Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ piezoelectric oxide has superior high temperature stability up to 650℃. Evaluation system for irradiation deterioration characteristics of piezoelectric oxide using ⁶⁰Co gamma ray source is established and it is noted Bi₄Ti_2.99Nb_0.005Ta_0.005O₁₂ piezoelectric oxide has excellent radiation resistance characteristics after high-dose gamma ray irradiation. In order to evaluate the reliability of laminated piezoelectric materials, a technology development methodology is derived through analysis of a commercial accelerometer, and then ceramic fabrication technology for laminated piezoelectric materials are secured.

(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 80p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 15
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 17
• 제1장 연구개발 과제의 개요 ... 19
• 제1절 연구개발의 목적 ... 21
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 22
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제1절 국외 기술개발 현황 ... 25
• 제2절 국내 기술개발 현황 ... 26
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 27
• 제1절 고온/방사선용 압전 산화물 제조 및 특성 최적화 ... 29
• 제2절 압전 산화물 고온 물성 및 열화 특성 연구 ... 46
• 제3절 압전 산화물 방사선 조사 특성 연구 ... 53
• 제4절 적층형 압전소재 신뢰성 평가 ... 57
• 제4장 목표달성도 및 연구실적 ... 63
• 제1절 연구목표 달성도 ... 65
• 제2절 정량적 연구성과 ... 66
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 71
• 제6장 참고문헌 ... 75
• 서지정보양식 ... 79
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 80
• 끝페이지 ... 81