이 원고는 일본《電氣評論》誌에서 번역 전재한 것입니다.전기절연재료㈜도시바_이마이 다카히로(今井隆浩)와세다 대학 대학원_다나카 도시카츠(田中祀捷)개요기간 에너지로 우리 생활을 지탱하는 전기에너지는 빛, 동력, 열, 정보 등 여러 가지 형태로 이용되므로 앞으로도 그 사용량이 증가될 것으로 전망된다. 또한 앞으로는 양질의 저렴한 전기에너지를 안정적으로 공급하는 것이 매우 중요하고 필수불가결해 질 것이다. 이런 전기 에너지의 공급을 담당하는 변압기·개폐장치(스위치기어) 등의 전력기기 및 송전 케이블에서는 대전력을 경제적으로 공급하면서 지구 환경을 위해 고전압·대용량화, 축소·소형화, 고(高)내구·고신뢰성을 갖춘 기능이 요구된다. 이런 전력기기 및 송전 케이블에서 절연재료가 담당하는 역할은 상당히 크므로 절연재료의 특성이 기기 및 케이블 전체의 설계를 결정하는 하나의 원인으로 작용한다.이미 전력기기 및 송전 케이블에 사용되는 절연재료는 재료 각각이 가진 특성에는 적용할 수 없고 무기입자 및 유리섬유 등과의 복합화에 의해 필요한 특성을 가지는 것이 일반적이다. 대표적인 복합재료로는 개폐장치의 절연·구조부재 등에 사용되는 무기입자를 충전시킨 주형(注型)수지 및 유리섬유강화플라스틱(GFRP)을 들 수 있다.이와 같은 복합화에 의한 재료의 고성능화 측면에 있어, 최근 나노사이즈 입자와 폴리머를 복합화한 폴리머계 나노콤포지트(Nano-Composite)가 주목 받고 있다. 폴리머계 나노콤포지트는 1987년에 도요타(豊田) 중앙연구소 연구자들이 나노사이즈의 클레이(층상점상광물)와 폴리아미드(Polyamide)를 복합화한 나노콤포지트를 발표한 것이 계기가 되어, 이후 대학 및 기업 등에서 적극적인 연구개발이 이루어지고 있다.유전(誘電)·절연재료 분야에서도 1994년 IEEE 논문지에 ‘Nanometric Dielectrics’라는 제목의 논문이 게재되었고, 그 후 2001년에는 ‘NanoDielecrics’ 개념이 발표되기도 했다. 이처럼 최근 기초 특성의 파악 및 현상 해명에 관한 많은 연구 논문이 발표됨에 따라 개발이 활발하게 이루어지고 있음을 알 수 있다. 또한 현재 응용 전개에 의한 나노콤포지트 절연재료의 실용화에 기대가 모아지고 있다.여기에서는 유전·절연재료로서 폴리머계 나노콤포지트에 초점을 맞춰 그 연구 동향과 실용화를 위한 방안을 소개한다. 나노콤포지트 절연재료 특성여기에서는 단독 재료로는 가질 수 없는 특성을 얻기 위해 하나 이상의 재료와 조합한 복합 재료 중 나노 규모의 보강재(나노입자)가 분산 매체인 고분자(폴리머) 안에 분산되어 있는 계를 ‘폴리머계 나노콤포지트’로 채택하고 있다.나노콤포지트의 특징은 다음과 같다.① 비교적 소량의 충전량으로 폴리머의 특성·기능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 경우가 많다.② 나노콤포지트화에 특별히 신규 재료를 사용할 필요가 없다.③ 제조 설비가 비교적 간단·저렴하다.이에 따라 나노콤포지트는 기존 기술과의 연속성을 가지고 있기 때문에 향후 공업재료로 기대된다.폴리머계 나노콤포지트로 이용되는 폴리머로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리아미드(PA), 실리콘고무(SR), 폴리이미드(PI), 에폭시수지(EP) 등이, 나노입자로는 실리카(SIO2), 알루미나(Al2O3, AlOOH), 산화티탄(TiO2), 클레이(층상점토광물) 등이 알려져 있다.