KR20210153245A

KR20210153245A - 압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물

Info

Publication number: KR20210153245A
Application number: KR1020200070078A
Authority: KR
Inventors: 박문석
Original assignee: 박문석
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-17
Also published as: KR20220159299A

Abstract

본 발명은 적은 진동이나 소리에도 반응이 가능한 “압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물”에 관한 기술이다.
기존의 압전소자와 달리 아주 미세한 진동이나 낮은 주파수의 소리에도 반응하여, 피에조 효과(Piezo effect)를 증진시킨 새로운 압전소자 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 "압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물"은 낮은 진동이나 소리에도 반응하여 전기에너지 생산이 가능하다. 진동에너지 흡수효율이 높기 때문에 작은 소리에도 반응하여 압전효과를 발휘할 수 있기 때문에, 도로 및 공사현장 등 다양한 소음현장에서 소리를 에너지로 전환하는데 활용할 수 있다. 낮은 소리에도 반응할 수 있기 때문에 소리를 전기로 전환하는 신재생에너지 기술분야에 적용가능하며, 낮은 진동 및 주파수에도 압전효과를 거둘 수 있기 때문에, 다양한 산업 현장이나 가정 내에서 발전용으로 활용이 가능하다.

Description

압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물{A mixture composition to improve the absorption efficiency of vibration energy of piezoelectric element}

본 발명은 적은 진동이나 소리에도 반응이 가능한 피에조 효과(Piezo effect)를 증진시킨 압전소자에 관한 기술이다.

기존의 압전소자와 달리 아주 미세한 진동이나 낮은 주파수의 소리에도 반응하여 압전효과(Piezo-electric effect)를 극대화 시킨 새로운 압전소자 기술에 관한 것이다.

압전효과는 결정구조를 가진 재질 내에서 기계적-전기적 상태 사이의 상호작용을 통해 나타나는 것으로 설명할 수 있다. 즉, 해당 재질에 기계적 변화(압축 혹은 인장)를 주면 전기적인 신호가 발생하고, 거꾸로 전기적인 신호를 가하면 기계적인 변화가 발생하는 것이다. 이 때, 전자를 1차 압전효과라 부르며, 후자를 2차 압전효과 혹은 역압전효과라 부른다. 각각은 기계적 에너지를 전기 에너지로, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것이라 볼 수 있다.

수정, 전기석 등과 같이 압전효과를 나타내는 소자를 압전소자라 하는데, 압전소자는 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 압전소자가 가장 먼저 사용된 것은 1917년 1차 대전 중 프랑스의 과학자들에 의해 개발된 초음파 잠수함 탐지기이다. 먼저 초음파 신호를 탐지기에서 발생시키고, 이 신호가 잠수함 등 수중물체에 부딪쳤을 때, 되돌아오는 신호를 탐지하기 위하여 얇은 석영결정을 압전소자로 사용하였다. 이후, 이러한 압전소자의 응용은 폭발적으로 증가하기 시작하였다.

가장 잘 알려진 응용분야는 전기 라이터이다. 라이터를 켜기 위해, ‘딸깍’하고 엄지로 스프링버튼을 누르면, 라이터 내부의 작은 망치가 압전소자를 때리게 된다.이때 압전소자에서 발생한높은 전압의 전기가,미리 만들어 둔 전기회로 내 작은 간극에 스파크(spark)를 발생시킨다. 이 스파크를 이용해가스를 점화시키는 것이 전기 라이터의 원리이다.

또 다른 응용의 예로 신호를 받아들이는 센서가 있다. 압전소자는 음파 형태의 압력신호를 감지하여 전기신호를 발생시킬 정도로 정밀하고 민감한 반응을 나타낸다. 이를 이용하여 음성신호를 전기적 신호로 변환시켜주는 센서 즉, 마이크의 제작이 가능하다. 또한, 앞서 언급한 군사용 음파탐지 센서에의 적용도 가능하며, 더 나아가 의료용 혹은 산업용 비파괴검사(Non-destructive testing) 센서에도 적용이 가능하다.

한편, 최근에는 압전폴리머(압전성고분자, piezoelectric polymer) 생성이 가능해져서 국내에서는 서두에서 언급한 투명한 압전필름 제조가 이루어지고 있으며, 1차, 2차 압전효과를 이용해 각각 마이크와 스피커 효과를 얻을 수 있는 제품도 개발되어 실용화되고 있다.

1차 압전효과는 1880년 피에르 퀴리(Pierre Curie, 1859~1906), 자크 퀴리(Jacques Curie, 1856~1941) 형제에 의해서 알려지게 된다. 퀴리형제는 어떤 물질에 온도변화가 생기면 전기가 발생하는 것에 착안하여 몇가지 물질에서 전기적인 신호를 실험적으로 발생시키는 데 성공했다. 이것으로 압전효과가 비로소 세상에 알려지게 된 것이다. 하지만, 그들은 역압전 효과를 예측하지는 못했다.

이는 1881년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann, 1845~1921)에 의해 수학적으로 추론되게 된다. 그리고 이어서 다시 퀴리 형제에 의해 압전결정의 전기신호에 의한 변화값이 산출적으로 계산 가능해진다.약 30년 후인 1910년에 이르면, 압전결정이 20여 종의 재료결정학적 분류에 따라 나눠지게 되며, 이들 분류에 기초한 압전상수(piezoelectric constant)도 도출되었다.

결정 구조를 가진 소재 중에는 분자구조상 혹은 결정 격자구조상 전기쌍극자를 가진 물질이 있다. 자연계의 대부분의 물질은 전체적으로 양의 전하량과 음의 전하량이 같기 때문에 전기적으로 중성을 나타낸다. 그러나 결정구조의 단위로 볼 때는 양의 전하와 음의 전하의 위치가 약간 어긋나 있어, 원자나 분자 단위에서 그 주변에 전기장을 형성시키는 경우가 있는데 이를 전기쌍극자(electric dipole)이라고 한다.

전기쌍극자를 가진 재료에 물리적인 외부응력(external stress)을 주었을 때에는 결정을 구성하는 분자 간 혹은 이온 간 상태변화가 발생한다. 재료가 힘을 받으면 결정 구조가 찌그러지면서 전기쌍극자의 크기(전기쌍극자 모멘트)의 변화를 일으켜 주변의 전기장이 바뀌게 되는 것이다.

이와 같은 원리를 통해 압전소자에 연결된 전기회로에는 양 또는 음의 전기가 발생한다(1차 압전효과). 또한 이와 반대로 압전소자 회로에 전기를 가하면 외부의 전기적 인력 혹은 척력에 의해 전기쌍극자가 변화하게 되는데, 이는 궁극적으로 압전소자의 물리적인 변형(deformation)을 불러오게 되면서 역압전효과를 일으키게 된다(2차 압전효과).

압전소자는 마이크로 고정밀 모터, 잉크젯 프린터의 분사기, 디젤 자동차의 연료 분사기, 액스레이 셔터 등 소형의 정밀기계와 관련된 산업전반에 다양하게 활용되고 있다. 측정이 어려운 미세한 변형을 측정과 기록이 쉬운 전기신호로 바꿔주고, 이와는 반대로 눈에 보이지 않는 전기력을 원하는 만큼의 정밀한 물리력으로 변환시켜주는 압전소자는 앞으로도 그 응용분야가 계속 넓어질 것으로 예상된다.

압전소자에 대해 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

피에조 효과(Piezo effect)란 압전기 효과를 말한다. 결정에 압력을 가할 때 전기 분극에 의해서 전압이 발생하는 현상을 의미한다.

어떤 종류의 결정체는 어떤 방향에서 힘을 받으면 물질 내부의 전하가 이동하고 중화상태가 깨어져 양의 전하를 갖는 부분과 음의 전하를 갖는 부분으로 나누어진다. 이러한 유전 분극현상은 1880년 프랑스의 물리학자 퀴리에 의해서 발견되어 압전효과라 불리워지고 있다. 압전효과는 응력에 비례하여 전계를 발생할 때의 양효과, 전계에 의해 일그러짐이 생길 때를 역효과라 구별하며, 반드시 상반한다. 모든 결정은 32종의 결정계로 분류되고 그 중에서 대칭의 중심을 가지지 않는 20종의 결정계가 압전효과를 일으키는 것으로 알려져 있다. 이러한 결정에서 막대상, 박판상의 결정편을 따낸 다음 적당한 전극을 배려해서 교류 전계를 가하면 인가전계와 같은 주파수 외력이 발생하고, 전계의 주파수가 결정편의 탄성진동 고유주파수에 일치한 경우에는 결정편은 공진하여 크게 진동한다. 압전기 진동자는 이 성질을 이용한 것이다.

압전효과는 전기와 일그러짐의 변환을 안정하게 하는 트랜스듀서로 이용된다. 특히 수정, 로셀염, 치탄산 바륨은 압전효과를 현저하게 나타내므로 양효과로서 픽업, 마이크폰, 인디케이터 등에, 또 역효과로는 수화기, 확성기, 초음파 발생기, 공진자 등에 응용된다. 하지만 기존의 압전소자는 감지능력이 낮아 높은 압력에 반응하기 때문에 미세한 진동이나 소리에는 반응하지 못해, 전기발전에 활용하는데 한계를 지니고 있다.

요컨대, 기존의 압전소자는 발전용으로 사용하기 위해, 높은 진동이나 압력이 필요하기 때문에 낮은 진동과 압력에서는 전기발전이 어려운 것이 부인할 수 없는 사실이다. 이로인해 압전소자의 다양한 발전분야에의 응용이 어려운 것이 사실이다.

공개특허공보 제10-2002-0078542호 (공개일자 2002.10.19.) 공개특허공보 제10-2016-0030330호 (공개일자 2016.03.14.)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 낮은 진동이나 소리에도 반응하여 전기를 생산할 수 있는 피에조 효과(Piezo effect)를 증진시킨 압전소자에 관한 새로운 기술이다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 “홍연석, 싸이오황산나트륨, 황철석”을 180-240nm 사이즈의 나노 크기로 제조한 다음, 이를 일정한 비율로 혼합하여 혼합조성물을 구성하도록 한다. 이를 통하여 압전소자를 제조함으로써 압전효과를 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 "압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물"은 낮은 진동이나 소리에도 반응하여 전기에너지 생산이 가능하다. 진동에너지 흡수효율이 높기 때문에 작은 소리에도 반응하여 압전효과를 발휘할 수 있기 때문에, 도로 및 공사현장 등 다양한 소음현장에서 소리를 에너지로 전환하는데 활용할 수 있다. 낮은 소리에도 반응할 수 있기 때문에 소리를 전기로 전환하는 신재생에너지 기술분야에 적용가능하며, 낮은 진동 및 주파수에도 압전효과를 거둘 수 있기 때문에, 다양한 산업 현장이나 가정 내에서 발전용으로 활용이 가능하다.

본 발명에 의한 “ 압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물”을 구현하기 위한 혼합조성물은 “홍연석, 싸이오황산나트륨, 황철석”으로 구성되어 지며, 이에 대한 구체적인 내용을 살펴보면 다음과 같다.

홍연석(Crocoite / Krokoit, 紅鉛石)은 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로 붉은색을 띠며 반투명하다. 오스트레일리아 태즈메니아섬에서 특히 많이 산출된다. 화학성분은 PbCrO4이다. 막대 모양 결정을 이룬다. 굳기 2.5, 비중 5.9∼6.1이다. 조흔색은 오렌지색이며 쪼개짐은 두 방향으로 명료하다. 아름다운 붉은색으로 반투명하며 금강 광택을 가진다. 이론상 68.9%의 산화납(Ⅱ)과 31.1%의 산화크로뮴을 함유하며, 납 및 크로뮴의 광석이 된다. 초염기성암 속에 맥을 이루어 산출되며 열수성 납광상의 산화대에서도 산출된다. 특히 오스트레일리아 태즈메이니아섬의 산출물은 널리 알려져 있으며 그 밖에 러시아·타스마니아 등에서도 산출된다. Crocoite 는 단사정계(monoclinic system: 결정계의 하나로 길이가 다른 a,b,c의 세 결정축을 가지며, 그 중에 서로 직교하는 a,b의 두 축과 b축과는 직교하나 a축과는 비스듬히 교차하는 c축으로 표시되는 결정계이다. 다시 말해서 좌우축과 상하축은 직교하고, 전후축은 좌우축에는 직교하나 상하축에는 비스듬히 교차한다. 상하축과 전후축이 이루는 각을 축각이라 하여, 그리스 문자 β로 나타낸다. 정장석·휘석·각섬석·운모·석황·계관석·모나자이트 ·남철석·석고·철망간중석·녹렴석 등이 이 정계에 속한다. 한편, 황비철석처럼 β가 90 °로 외관은 사방정계와 같으나 구조적으로 단사정계에 속하는 것도 있다)에 속하는 광물이다. 보다 자세히 살펴보면, Crocoite는 화학성분은 PbCrO4 이이다. 주상결정을 이루며, 굳기는 2.5, 비중은 5.9∼6.1 이다. 조흔색은 등황색이며 쪼개짐은 두 방향으로 명료하다. 아름다운 적색으로 반투명하며 금강광택을 가진다. 이론상 68.9%의 산화납(Ⅱ)과 31.1%의 산화크롬(Ⅵ)을 함유하며, 납 및 크롬의 광석이 된다. 초염기성암 속에 맥을 이루어 산출되며 열수성 납광상의 산화대(주로 산화 작용에 의하여 변질이 진행된 광상의 부분으로 지표 아래에 있는 광상은 순환하는 지표수 및 유통하는 산소·이산화탄소에 의하여 변질한다. 산화되어 생긴 화합물의 일부는 잔류하고, 일부는 지하수에 의하여 분산되고, 일부는 광상의 깊은 곳에 금속의 산화물로서 재침전한다. 산화대의 깊이는 광상의 종류, 모암의 성상, 지하수면의 추이에 따라 다르나, 2차적으로 금속 광물이 농집하는 부광대를 이루는 경우가 있다.)에서도 산출된다. 특히 오스트레일리아 태즈메이니아섬의 산출물은 널리 알려져 있으며 그 밖에 러시아 ·타스마니아 등에서도 산출된다. 홍연석은 단색 결정계에서 납색, PbCrO4, 결정화 등으로 구성된 광물이다. 페인트의 색소로 사용되는 인공 크로뮴 노란색 제품의 구조와 동일하다. 홍연석은 일반적으로 크고 잘 발달된 프리즘성 결정체로 발견되지만, 많은 경우에서는 잘 종결되지 않는다. 결정은 밝은 적색이고 반투명하며 유리 같고 철석 같은 광택을 가지고 있다. 하지만 만약 자외선에 노출될 경우 반투명함과 광택이 일부 사라질 수 있다. 줄무늬의 색은 대체로 주황색 계열이며 모스 굳기는 2.5 에서 3 정도이며 비중은 6.0정도이다. 홍연석은 1776년에 우랄 산맥의 예카테린부르크 근처의 베레조스크 금광에서 발견되었다. 그 후에 1832년에 F. S Beudant에 의해 이름이 크로코스라고 이름이 지어졌다가 그 색깔에 따라 이름이 현재의 형태인 홍연석로 바뀌었다. 그 지역 인근에서 결정체는 화강암이나 편마암을 가로지르는 금으로 된 석영 광맥에서 발견되며 홍연석과 관련된 것은 석영, 엠브레이아이트, 포에니코크로아이트, 보퀘리나이트 등이다. 또한, 포에니코크로아이트는 기본적인 납 크로뮴철석을 가지고 있으며, Pb2CrO5는 진한 붉은색 결정체를 가지고 있고 보퀘리나이트는 납과 구리 인산염-크로뮴철석의 형태이고 갈색 또는 녹색의 단색 결정체이다. 보퀘리나이트는 발견자인 루이 니콜라스 바우켈린의 이름을 따서 명명되었는데 그는 1797년에 홍연석의 원소인 크로뮴을 발견하였다. 또한, 아델라이드, 레드 리드, 웨스트 코멧, 플리드, 태즈메이니아의 둔다스와 같은 몇몇 광산들 뿐만 아니라 던다스의 산에서도 홍연석 결정에서 예외적인 예인 풍부한 질량을 가진 결정이 발견되었다. 보통 홍연석 결정은 10mm에서 20mm정도의 길쭉한 프리즘에서 발견되지만, 100mm까지 길고 광채가 찬란하게 빛나는 경우는 거의 드물다. 홍연석은 공식적인 태즈메이니아의 광물의 상징이다. 훌륭한 결정체 표본을 산출한 다른 지역으로는 브라질의 우로 프레토 지역 근처의 콩고냐스 도 캄포, 필리핀의 루손, 마쇼날랜드의 무타레, 호주 서쪽의 멘지스 지역 근처, 독일, 남아프리카 공화국 등이 있다. 홍연석의 상대적인 희귀성은 그 형성에 필요한 특정한 조건, 즉 납 광석의 산화와 크로뮴의 원천인 초암암과 연결되어 있다. 또한, 홍연석이 생성되기 위해서는 Cr3+를CrO42-로 산화시키고 방연석을 분해시켜야하기 때문에 이러한 생성 조건은 비교적 이례적이다. 홍연석은 납(II)과 크롬산염으로 구성되있기 때문에 독성이 있고 납과 6가 크롬을 모두 포함한다.

싸이오황산나트륨(Sodium thiosulfate)은 싸이티오황산의 나트륨염으로 무색의 주상(柱狀) 결정으로 공기 중에서 안정하다. 보통 5수화물로 존재하는데, 이것이 사진현상의 정착제로 유명하다. 그 밖에 염료의 원료나 표백제, 중금속 중독 등의 의약품에도 쓰인다.

화학식은 Na2S2O3 이며, 분자량은 158.11g/mol 이며, 녹는점 48.2℃, 비중 1.85, 용해도 70.1g/100mL (20℃) 이다. 싸이오황산소다라고도 하며, 5수화물은 하이포라고 한다. 화학식 Na2S2O3이다. 무색의 주상(柱狀) 결정으로, 녹는점 48.2℃, 비중 1.85이다. 보통은 5수화물로서 존재한다. 결정은 공기 중에서는 안정하지만, 찬 공기 중에서는 약간 조해성을 보이며, 건조한 공기 중에서는 풍해성(風解性)을 보인다. 100g의 물에 0℃에서 74.7g, 60℃에서 301.8g이 용해한다. 액체암모니아에는 녹지만 알코올에는 거의 녹지 않는다. 공기 중에서 가열하면 황산나트륨·이산화황·물로 분해한다. 또 산에 의해서도 분해되어 이산화황과 황을 생성한다. 아이오딘 I2와 반응하여 사티온산나트륨 Na2S4O6과 아이오딘화나트륨 NaI를 생성한다.

I2＋2Na2S2O3 → 2NaI＋Na2S4O6

이 반응은 아이오딘을 적정(滴定)할 때 사용된다. 수용액은 pH 6.5∼8.0이며, 할로젠화은을 용해한다. 아황산나트륨 용액에 황을 가하여 가열한 수용액을 가열 농축하여 여과한 다음 결정으로 얻는다. 또 황화나트륨에 황을 가해서 다황화나트륨으로 만들고, 이것에 아황산나트륨 용액을 가해도 생긴다. 싸이오황산나트륨의 5수화물은 사진현상의 정착제로 많이 사용된다. 이 밖에 메틸렌블루 등 염료의 원료, 고급 종이의 탈염소제, 크로뮴무두질에서 다이크로뮴산염 환원제, 털·상아 등의 표백제, 아이오딘 적정의 표준시약으로 쓰인다. 비소·수은·납 등 중금속의 중독, 사이안화수은중독, 임신중독 등의 의약품으로도 사용된다. 보다 자세히 살펴보면, 싸이오황산 나트륨 또는 티오황산 나트륨, 차아황산 나트륨은 화학식 Na2S2O3인 화합물이다. 수용액은 pH6.5~8이다. 물에 잘 녹는다. 티오황산나트륨은 전형적인 오수화물 무기화합물이다. 이 고체는 풍화성이 강하며(물이 쉽게 제거된다.) 물에 잘 녹는다. 수정과 같은 구조를 가지고 있다. 두 개의 오수화물 동소체가 알려져 있다. 몇 몇의 동소체 중에서 무수염이 존재한다. 고체상태에서 사이오썰페이트 음이온(S2O32-)은 황산음이온(SO42-)에서 황원자가 산소원자 대신 체워짐으로써 관념상으로 유도할 수 있다. S-S 결합길이는 이 결합이 단일결합임을 알려준다. S-S가 단일결합이라는 것은 말단 황원자가 대부분의 마이너스 전하를 가지고 있고 S-O는 좀 더 이중결합에 가깝다는 것을 알려준다. 산업적 생산규모에서 소듐싸이오썰페이트는 황화나트륨이나 황화염료제품의 폐기물에서부터 값싸게 얻을 수 있다. 실험실 생산규모에서는 황이 포함된 아황산나트륨 액체용액의 가열에 의해 얻을 수 있다. 또는 다음 반응식처럼 액체 수산화나트륨과 황의 끓임으로 얻을 수 있다.

6NaOH + 4 S → 2 Na2S + Na2S2O3 + 3 H2O

각종 금속이온과 반응하여 티오 술파이트 착체를 생성하기 때문에 도금욕 중의 금속불순물 제거에 이용된다. 중금속이나 시안화수소의 해독제로써 사용된다. 수돗물의 염소제거제로 사용되기도 한다.

황철석(Pyrite, 黃鐵石)은 FeS2의 화학 조성을 가지는 황화물 광물로 결정형은 등축정계에 속한다. 황화물 광물로 육면체, 팔면체, 오각십이면체, 괴상, 입상등 다양하게 산출된다. 결정형은 다이아몬드와 같은 등축중계이며, 표면적으로 보았을 때 금과 매우 유사하여 과거 금으로 오해받는 경우가 많았으며, 이로 인해 바보들의 금(Fool's gold)라고 불린다. 단구는 패각상 또는 평탄하지 않다. 비중은 약 5, 굳기 6∼6.5로 유리에 상처를 낼 수 있다는 점에서 황동석 (chalcopyrite)과 구별된다. 옅은 녹황색으로 금속광택이 있고 조흔색(條痕色)은 녹흑색이다. 화학식으로부터 계산한 이론값은 철분 46.55 %, 황분 53.45 %로, 분해하면 갈철석 (limonite)을 생성하며, 흔히 갈철석은 그 가정(假晶)을 이룬다. 분포 지역이 넓고, 퇴적광상, 마그마 광상, 변성 광상에서 다양하게 발견되며 암석에서도 산출된다. 주로 환원환경에서 잘 생성되기 때문에 과거 퇴적 환경을 지시해주기도 한다. 따라서 황철석은 산화환경인 지구 표면에서 불안정하게 존재하며, 공기와 물에 노출되어 산화철 과 황산염 으로 분해되고, 이 과정은 황철과 황산염을 생성하기 위해 황철광을 산화시키는 산화세균(Acidithiobacillus) 박테리아의 작용에 의해 촉진된다. 이러한 반응은 황철석이 미세 결정 및 먼지 사이즈로 있을 때보다 빠르게 발생한다. 철을 정련하는 경우도 있으나 주요 용도는 황, 황산, 황산암모늄 등의 제조에 쓰이며, 고무공업, 비료용으로도 중요하다. 최근에는 황철석의 반도체적 성질을 이용하여 리튬 배터리의 양극 재료로 사용되고 있다. 또한 다른 금속에 비해 저렴한 가격으로 인해 태양광 전지 패널의 재료로도 사용된다. 또한 황철석의 금속 광택을 활용하여 마카사이트(marcasite)라는 보석을 만드는데도 사용되고 있다. 황철석은 흔히 소량의 금, 니켈, 코발트 등을 함유하고 있어 각 금속의 광석이 된다. 보다 자세히 설펴보면, 황철석은 등축정계(cubic system: 결정의 중심을 지나는 가상의 3축(상하축·좌우축·전후축)이 서로 직교하고 길이가 같은 결정계이며 입방정계라고도 한다. 육면체·팔면체·사방 십이면체·편릉 이십사면체·삼십팔면체·사십육면체·육십팔면체·오각 십이면체 등이 있다. 이 정계의 광물로는 다이아몬드·자연금·방연석·섬아연석·황철석·적동석·형석·암염·석류석 등이 있다. 이 정계의 결정은 광학적으로는 등방성이어서 복굴절을 나타내지 않으나, 광학이상이 생겨 약한 복굴절을 나타내는 경우도 있다.)에 속하는 광물이다. 황철석의 화학 성분은 FeS2이다. 결정면에 줄(수직조선)이 나있는 입방체 내지 괴상으로 이루어졌으며, 쪼개짐은 없고 패각상 또는 불평탄 깨짐이 있다. 색은 연한 녹황색 또는 옅은 청동색이며 금속광택이 있다. 굳기는 6-6.5, 비중은 5.2 이고 불투명하다. 또한 녹흑색의 조흔색을 갖고, 전성은 없다. 또한, 황철석의 이론값은 철분 46.55 %, 황분 53.45 %로, 분해하면 갈철석을 생성하며, 흔히 갈철석은 그 가정(假晶)을 이룬다. 분포가 넓고, 여러 가지 광상 -지각의 국부에 유용광물이 천연적으로 집합하여 채굴의 대상이 되는 곳으로 광상은 목적·용도에 따라 주로 금속광물이 있는 금속광상, 유용 비금속광물이 있는 비금속 광상으로 나눌 수 있다. 산출 대상물에 따라서 금광상·은광상·구리광상·니켈광상·황광상 등으로 나누는데, 2종류 이상의 유용광물을 대상으로 할 경우는 금은광상·납아연광상·구리비소광상 등 복합명으로 한다. 형태에 따라서 괴상광상·층상광상·맥상광상 등으로 구분한다. 그러나 가장 일반적인 분류는 성인에 의한 방법으로, 마그마 고결작용에 직접 관계있는 작용에 의해 생성된 마그마 광상, 마그마 고결과는 관계없이, 여러 자연력에 의해 생성된 퇴적광상, 기존의 광상이 변질되어 생성된 변성광상의 3가지로 구별된다- 이나 암석 중에서 산출된다. 철을 정련하는 경우도 있으나 주요 용도는 황·황산·황산암모늄 등의 제조에 쓰이며, 고무공업 ·비료용으로도 중요하다. 흔히 소량의 금·니켈·코발트 등을 함유하고 있어 각각의 광석이 된다. 황철석은 "Fool`s Gold" 라 불리기도 하는데 빛나는 놋쇠빛 황색의 광물로서, 이따금 금으로 오해받는 광물이기도 하며, 예쁜 광택과 재미있는 결정체를 가지고 있어 많은 인기를 얻고 있다.

위에서 언급한 물질들로 구성된 “압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물”을 구현하기 위한 혼합조성물의 구성비를 살펴보면 [표 1] 과 같다.

본 발명에 따른 “압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물”을 구현하기 위한 혼합조성물의 구성비

구 분	나노 사이즈	구성비율	비고
홍연석 (Crocoite / Krokoit, 紅鉛石)	180nm	30wt%	오차율±0.5wt%
싸이오황산나트륨 (Sodium thiosulfate)	240nm	50wt%	오차율±1wt%
황철석 (Pyrite, 黃鐵石)	240nm	20wt%	오차율±0.5wt%
총 계		100wt%

상기한 구성비는 반복 실험을 통하여 가장 적합한 황금비를 찾아낸 결과이다.

Claims

홍연석(Crocoite/Krokoit, 紅鉛石) 30wt%, 싸이오황산나트륨(Sodium thiosulfate) 50wt%, 황철석(Pyrite, 黃鐵石) 20wt%로 구성되어진 것을 특징으로 하는 “압전소자의 진동에너지 흡수효율 증진을 위한 혼합조성물.”