TANAKA의 도전

귀금속 기술로 환경배려 재료를 실현

(2009년 가을)

창업한 지 124년의 역사를 자랑하는 TANAKA 귀금속은 이제까지 귀금속 재료와 그 응용 기술을 제공함으로써 일관된 첨단공업 제품의 진화를 지탱해왔다. 지금은 세계 전체적으로 중시하는 기운이 높아진 환경・에너지 분야를 향한 노력에도 조기에 착수하고 있다. 그 중 하나가 「환경배려 재료의 개발」이다. 그 구체적인 활동에 대해서 당사 이사 기술개발부문장인 다나카 히데마사와 환경배려 재료에 관여하는 당사 사원 4명에게 들었다.

좌담회 모습

좌담회 모습

다나카 히데마사 TANAKA 귀금속공업 이사 기술개발부문장

다나카 히데마사
TANAKA 귀금속공업
이사 기술개발부문장

환경 배려 재료의 개발

―「환경배려 재료」란.

다나카

환경배려 재료란 크게는 환경에 부하를 주지 않는 물질을 사용한 재료를 가리킵니다. 「환경배려 재료의 개발」은 「신 에너지」「자원 순환」「환경 정화」와 함께 우리들의 환경, 에너지 사업에 있어서의 중점 과제중의 하나입니다(그림1). 우리들은 기존의 재료로부터 환경에 유해한 물질을 없애고, 그 대체가 되는 재료의 개발을 추진하는 외에, 환경 부하의 경감에 도움이 되는 다양한 생성 기기에 이용하는 재료의 개발에도 힘쓸 생각입니다. 여기에서 재료 그 자체가 환경에 부담을 주지 않는 것은 물론이지만, 재료의 제조 공정이나 개발 공정에 있어서도 환경에 부하를 주지 않는 것이 전제입니다.

그림1. TANAKA 귀금속그룹의 환경・에너지 사업의 4가지 주축

그림1. TANAKA 귀금속그룹의 환경・에너지 사업의 4가지 주축

스위치나 릴레이로부터 카드뮴을 배제

―구체적인 환경배려 재료의 예를 가르쳐 주십시오.

다나카

그림2. Cd 프리 접점의 외관그림2. Cd 프리 접점의 외관유해물질을 포함하지 않는 재료의 예 중의 하나로 중고 영역의 비교적 큰 전류를 취급하는 회로의 개폐에 이용되는 릴레이라는 부품의 접점 재료입니다(그림2). 이제까지 중고 전류 영역의 교류회로용 개폐 릴레이의 접점에는 AgCdO(은산화 카드뮴)가 사용되었습니다. 독성이 문제시되고 있는 Cd(카드뮴)을 포함하는 AgCdO가 사용되고 있는 것은 개폐시에 발생하는 아크 방전이나 줄열에 의한 용착 등에 의해 접점 개리가 되지 않게 된다는 고장 대책에 유효했기 때문입니다. CdO(산화 카드뮴)는 승화 등의 특성에서 아크 방전, 줄열의 발생을 억제할 수가 있었습니다.
그렇지만, 일본에서는 공해병의 하나가 Cd에 기인하는 것이 밝혀졌습니다. 최근에는 유럽의 「RoHS 지령」에서 공업제품에 사용을 금지하는 규제대상 물질의 하나로 된 것에서 세계 각지에 Cd을 규제하는 움직임이 확대되었습니다. 이것을 계기로 전자기기에 있어서 Cd프리화가 급무로 되어, 최근에는 세계 각국의 기업이 대체 재료의 개발에 힘쓰고 있습니다. 당사에 있어서는 약 20년전부터 Cd프리 재료의 개발에 힘써, 고객님의 요망에 적확하게 부응할 수 있는 제품만들기에 힘써왔습니다.

종래품을 능가하는 특성을 실현

―신 에너지 분야에 있어서의 귀금속 재료의 역할을 구체적으로 알려 주십시오.

사나다

Cd프리의 접점 재료를 개발하는 데에 있어서 과제가 된 것은 용착에 의한 접점의 개리 불능 장해의 방지와 접촉 저항의 안정화라는 서로 상반관계에 있는 문제를 동시에 해결하는 것이었습니다. 종래의 AgCdO 접점을 능가하는 특성을 갖춘 재료를 실현하는 것을 목표로 SnO2(산화주석), In2O3(산화 인듐) 등 은산화물게 합금 재료를 중심으로 검토를 개시. 현재는 목표대로의 성능을 갖춘 재료를 실현해 거의 제품군이 완료되었습니다. 구체적으로는 다양화하고 있는 전기적 부하 조건의 각각에 대응할 수 있도록 다양한 종류의 대체 재료를 개발했습니다(표1).
특히 최근에는 차재용 전장기기의 자동화가 진행됨과 동시에 그 제어에 사용하는 릴레이의 수요가 급속하게 증대되고 있습니다. 차재용 릴레이는 직류 회로에 이용되지만, 상기 대체 재료의 산화물량을 조정하면 차재용으로 적용할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그 덕분에 릴레이용 접점 재료의 시장이 크게 늘어나고 있습니다.

사나다 마사노리 TANAKA 귀금속공업 AuAg계 사업부

사나다 마사노리
TANAKA 귀금속공업
AuAg계 사업부

표1. Cd프리 접점의 재료 구성과 주용도

표1. Cd프리 접점의 재료 구성과 주용도

모터용 Cd프리 재료도 개발

요시다

Cd는 릴레이 스위치 외에 DVD 플레이어나 게임기의 구동용 모터, 휴대전화의 바이브레이터용 소형 모터 등에 내장되어 있는 정류기의 접동 접점에도 이용되었습니다. 모터의 축과 함께 회전하는 정류기와 고정된 브러시가 접하는 곳입니다. 모터가 회전할 때에 브러시와 정류기의 각각에 기계적 마모가 진행됨고 동시에 둘 사이에 발생하는 아크 방전에 의해서도 각각 소모합니다.
이런 문제를 경감시키기 위해서 브러시에는 주로 내마모성이 뛰어난 Ag(은)-Pd(팔라듐) 합금이 사용되고 있습니다. 그렇지만, 종래 정류기에는 방전 억제에 효과가 있는 Cd를 포함해 Ag-Pd 합금 브러시와의 궁합이 좋은 Ag-Cd 합금 또는 Ag-Cu(구리)-Cd 합금이 사용되어 있었습니다. 거기에서 저희들은 대형 모터 메이커와의 공동 개발에 의해 비교적 저렴하게 입수 가능한 Cu와 Ni(니켈)을 포함한 Ag-Cu-Ni 합금을 베이스로 한 새로운 Cd프리 합금을 개발했습니다. 합금 조성의 최적화를 도모함과 동시에 미량 원소를 첨가함으로써 재료 비용을 줄이면서 성능에서는 종래의 Cd 함유 합금을 능가하고 있습니다.

요시다 카즈하루 TANAKA 귀금속공업 AuAg계 사업부

요시다 카즈하루
TANAKA 귀금속공업
AuAg계 사업부

다나카

중고 전류용 릴레이 및 스위치용의 접점 재료의 세계 지상에서 당사는 약 40%의 점유율을 가지고 있습니다. 이미 그 약 95%를 Cd프리 재료로 전환했습니다. 더욱이 2011년 3월까지는 우선 국내시장용으로 제공하고 있는 접점 전체를 Cd프리 재료로 변경할 예정입니다. 소형 모터용 접동 접점 재료 시장에서도 당사는 50% 이상의 높은 점유율을 가지고 있습니다. 이 접동 접점 재료에 대해서는 이미 약 1년전에 Cd프리의 대체 재료로의 전환을 완료하고 있습니다. 앞으로도 환경에 유해한 첨가물질의 대체화에 크게 공헌할 생각입니다.

전기분해로 환경에 부담이 적은 전해수를 생성

―환경부하 경감 물질의 생성에 이용하는 재료에도 힘쓰고 계십니다. 그 구체적인 예에 대해서 가르쳐 주십시오.

다나카

그 예의 하나로 환경에 부담이 적은 전해수를 생성하기 위해 사용하는 전기분해용 전극입니다. 수돗물을 전기분해하면 음극측의 물이 강알칼리성을 보입니다. 이것이 알칼리 이온수라고 불리는 물입니다. 수돗물 대신에 식염수를 전기분해하면 더욱 강한 알칼리성을 갖춘 강알칼리 이온수를 생성할 수가 있습니다. 이 강알칼리 이온수는 높은 세정 능력을 발휘해 환경에 대한 부담을 대폭적으로 경감시킵니다. 이 전극 재료로써 기재에 내식용 소재인 Ti(티타늄)을 이용해 그 표면에 Pt(백금) 또는 Ir(이리듐) 등을 도금한 전극이 이용되어 간접적으로 환경 부하 경감에 공헌하고 있습니다.

니시오

종래, 반도체 등의 세정 공정에서는 톨루엔 등의 유기용제가 사용되었지만, 인체에 유해하다는 점에서 어느 시기부터 사용이 금지되었습니다. 그 후에 계면활성제에 의한 세정이 주류로 되었습니다. 그렇지만, 계면활성제를 포함하는 세정액에서는 세정후에 린스 처리가 필요합니다. 그렇기 때문에 어떻게 해도 폐액이 늘어나버립니다. 이런 문제를 해결할 수 있는 것이 강알칼리 이온수입니다. 이 강알칼리 이온수는 유지성 오염에 대해서 높은 세정 능력을 얻을 수 있습니다. 그 위에 발포성이 없기 때문에 린스 처리를 생략할 수 있습니다. 이것으로 폐액량을 대폭적으로 줄일 수가 있으며, 환경에 대한 부담을 대폭적으로 경감시킬 수 있게 됩니다.
또한, 수돗물이나 식염수를 전기분해한 때에 양극측에 산성수가 생성되지만, 이 산성수도 세정 능력이 뛰어납니다. 수돗물이나 식염수를 전기분해한 때, 양극측에 산성수가 생성되지만, 이 산성수도 세정 능력이 있습니다. 가정에서는 식기나 야채의 세정에 이용할 수 있습니다. 높은 살균 능력을 가지고 있으므로 의료기기의 세정에도 적합합니다. 산성수로 종래 사용하고 있던 화학 세정제를 대체할 수 있으면 환경 부하를 경감시킬 수가 있습니다.
또한, 전기분해 등으로 열화한 전극은 Pt를 재코팅함으로써 전극으로써 재생시킵니다. 이것은 환경・에너지 분야의 네가지 주축의 하나인 「자원 순환」 시책에도 이어집니다.

니시오 이치로 TANAKA 귀금속공업 화학사업부

니시오 이치로
TANAKA 귀금속공업
화학사업부

해수의 환경 유지에 공헌

다나카

수돗물이나 식염수의 전기분해 기술은 공장이나 선박으로부터의 폐액에 의한 해수 오염에 대한 대책이나 해수 시설의 오염 대책 등에도 도움이 됩니다. 당사에서는 이 해수의 환경 유지가 큰 문제의 하나로써 자리매김해 각종 용도에 적합한 전극재료의 개발에 힘쓰고 있습니다.

마쯔이

마쯔이 유지 TANAKA 귀금속공업 화학사업부

마쯔이 유지
TANAKA 귀금속공업
화학사업부

그림3. 불용성 전극

그림3. 불용성 전극

해수의 환경 유지 대책의 하나로 석유수송용 탱커의 밸러스트수 처리가 있습니다. 탱커의 밸러스트수라는 것은 석유를 수송한 귀로, 흘수선을 유지하기 위해 적재하는 해수를 가리킵니다. 수송처에서 적재한 밸러스트수는 귀항후 배출하지만, 밸러스트수에는 수송처의 해생생물이 포함되어 있습니다. 함부로 배출하면 해양 생태계를 파괴할 수도 있습니다. 이런 문제는 IMO(국제해사기관) 회의에서 규제가 검토되어 당면 해안으로부터 200해리 떨어진 해역에서 밸러스트수를 교환하는 것이 의무화되어 있습니다. 그렇지만, 2009년에는 신조선에 밸러스트수 처리 장치를 탑재하는 것이, 그리고 2016년에는 전면적으로 의무화시키는 것이 예정되어 있어서 기술 확립이 급무로 되어 있습니다.
밸러스트수 처리 방법은 이미 몇가지 제안이 되고 있습니다. 그 하나로 전기분해 처리 방식이 있습니다. 해수의 전기분해에 의해 제균 작용이 있는 전해수를 생성해 해생생물을 처리하는 방법입니다. 저희들은 이런 처리장치를 위한 전극 재료에 티타늄 백금계 전극 등의 불용성 전극(그림3)이 적용되도록 열심히 개발을 추진하고 있는 바입니다.

다나카

귀금속은 아직 여러 가능성을 가지고 있습니다. 세계 전체적인 큰 문제로써 부상해온 지구환경 문제의 해결에 귀금속 및 그 응용 기술이 도움되는 일은 많을 것입니다. 이제까지와 마찬가지로 사회 발전에 공헌할 수 있도록 귀금속의 가능성을 추구하면서 다양한 분야를 위한 환경배려 재료를 앞으로도 제공해가고자 생각하고 있습니다.

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