바다로부터의 목소리를 전하는 일들
바다로부터의 목소리를 전하는 일들
금속 표면 가공 기술로, 제로로부터 +(플러스)를 창출한다
해양 공학부 모토다 신이치 학부장
금속 표면 가공 기술로,
제로에서 +(플러스)를 창출한다
해양 공학부 모토다 신이치 학부장
선박은 금속판을 용접으로 연결하여 건조하는 거대한 구조물입니다.또한 해양이라는 어려운 환경 속을 장기간 항해하기 때문에 높은 내구성도 요구됩니다.내구성을 높이기 위해 강도가 높은 금속 재료를 많이 사용하는 것도 생각할 수 있습니다만, 배의 세계는 그렇게 되지 않습니다.배에 쌓인 한정된 연료로 목적지까지 도착하기 위해서는 가능한 한 경량화하여 연비를 향상시키는 궁리도 필요합니다.
모토다 선생님은, 해양이라고 하는 환경 중에서도 내구성이 높은 선체 등을 제조하기 위한 기술 개발로서 금속 표면 등에 특수한 가공을 하는 연구하고 있습니다.오랜 연구를 거쳐 그 기술은 내구성뿐만 아니라 새로운 무언가를 창출하는 기술에도 응용되고 있다는 것.표면을 가공하여 태어난 신기술을 포함하여 모토다 선생님에게 연구 이야기를 들었습니다.
약력
모토다 신이치(원래 신이치)
해양전자기계공학부문 교수
도쿄 상선 대학 (현 도쿄 해양 대학) 원 수료 후,
1986년에 도쿄 상선 대학에 조수로서 착임.
2007년부터 현직.
2021년~도쿄 해양대학 해양공학부 학부장도 맡는다.박사 (공학).
- Q 어떤 수업을 담당하고 있습니까?
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- 환경재료학(해양전자기계공학과・2년차)을 담당하고 있습니다.
전기화학을 기초로 금속 재료의 부식·방식과 상용 전지의 기구에 대해 배웁니다.
다양한 제품에는 금속, 플라스틱, 목재 등 다양한 재료가 사용됩니다.제조의 현장에서는 강도나 내성 등 재료의 특성을 제대로 아는 것이 중요합니다.재료학이라고 하는 것은 공학 분야의 기초 교육의 하나라고 말할 수 있습니다.
특히 선박은, 「조성하고 끝」이라고 하는 것은 아니고, 수십년에 걸쳐, 계속 사용하는 것입니다.건물도 마찬가지이지만, 오랫동안 사용을 계속하려면 유지 보수가 반드시 필요합니다.환경 재료학에서는, 유지 보수시에, 그 재료가 사용되고 있는 분위기(환경)가 어떠한 것이었는지, 그 환경에 의해 어떤 영향을 받고 있는지의 정보가 매우 중요하다는 것을 가르쳐주세요.저는 금속 재료를 주로 연구 대상으로 하고 있으므로, 금속 재료의 열화·부식에 관한 강의를 중심으로 전지의 전극에의 활용 등, 금속 재료를 어떻게 활용해 나가는지에 대해서도 깊게 배웁니다.
국제회의에서 발표한 포스터 - Q 연구자가 되자고 생각한 계기는?
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- 대학에 입학했을 때는 연구자가 되려고 생각하지 않았습니다. 4학년 때도 졸업하면 조선소에 근무할 생각이었기 때문에, 연구자가 된다든가 대학 교원이 된다는 발상은 전혀 없었습니다.다만, 배속한 연구실의 지도 교원으로부터, 대학원에 가는 것도 재미있기 때문에 말을 걸어, 그러한 길도 있을까라고 생각해, 대학원에 진학하기로 했습니다. 9년간, 대학원의 석사 과정에서 연구해, 연구의 재미를 실감했습니다.좋아하는 일을 한다면 시간을 잊지 않겠습니까?연구실에서 실험하고 있다면, 이미 밤 10시 4시는 순식간에.그런 매일을 보내는 동안, 아, 혹시 "연구"는 자신에게 맞는 것일까?라고 생각하게 되었습니다.그리고 대학에서 교사가 된다는 것은 지도하는 것도 필요합니다만, 티칭 어시스턴트로서 졸업 연구를 하는 XNUMX학년을 서포트하게 되면, 그것도 매우 즐거웠습니다.그래서 어쩌면 "가르친다"는 것도 자신을 향하고 있을까라고 생각했습니다.그래서 대학에서 연구를 계속하겠다는 선택을 했습니다.
- Q 대학원생 시대의 연구 테마는?
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- 재료의 금속 피로에 대한 연구를했습니다. 50년 이상 전의 이야기가 됩니다만, 해양을 항행중에 선체가 4개에 갈라져, 침몰한다는 사고가 계속된 적이 있었습니다.선체라는 것은 용접에 의해 금속판을 연결하여 만듭니다.그 용접 부분이 해양을 항행하고 있으면 파도의 힘으로 밀립니다.여러 번 여러 번 모든 방향에서 물결에 쳐지면, 금속 피로를 일으키고 있을 때 포킷으로 부러지는 경우가 있습니다.이러한 현상이, 해수중에서 일어나므로, 금속 피로 뿐만이 아니라, 부식※XNUMX도 영향을 줍니다.금속 피로 등에 의한 부품의 파손이 왜, 어떤 조건에서 일어나는지를 조사하고 있었습니다.금속 피로 시험기라는 기계로 금속이 열화되는 모습을 관찰했습니다.금속이 균열(크래킹)하고 유리처럼 꺾어 버릴 때까지, 어떻게 변화해 가는지를 여러가지 장치를 붙여 관찰합니다만, 한 번 시험을 시작하면 끝날 때까지, XNUMX, XNUMX일 걸리기 때문에 그 기간은 대학에 묵어 실험을 하기도 했습니다.수수한 연구입니다만 시간을 잊고 임하고 있었습니다.
※1 부식: 금속 재료는 열역학적으로 안정한 광물(산화물 등)로부터 환원 작용을 이용하여 정제되는 경우가 많다.그 때문에, 산화물이나 수산화물과 같은 안정한 물질로 돌아가려고 하고, 수중이나 공기중에서 산소와 결합한 결과, 금속이 녹거나 녹이 생기거나 하는 현상.
금속 피로 시험기 - Q 현재는 어떤 연구를 하고 있습니까?
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- 앞서 말했듯이, 원래는 재료 속에서 특히 금속을 그 특성을 유지한 상태에서 해수중에서 보다 길고 사용할 수 있도록 하기 위한 연구를 하고 있었습니다.구체적으로 말하면, 부식을 막기 위해서는 금속의 표면에 어떤 가공(도장이나 도금※2)을 하면 좋을까, 라고 하는 연구입니다.
다만, 이러한 연구는, -(마이너스)인 과제를 제로로 하는 연구입니다.물론 선체를 오랫동안 사용하기 위해서는 필수적인 연구이지만, 제로에서 +(플러스)를 만들어내는 것에도 도전하고 싶다는 생각이 있었습니다.거기서 지금은, 부식을 막기 위한 연구 성과나 노하우를 살려, 금속 표면을 가공하는 것으로 새로운 기능을 갖게 하는, 플러스가 되는 연구에 도전하고 있습니다.
※2 도금: 금속 또는 비금속의 표면을 금속의 박막으로 덮는 표면 처리
실험실에서 - Q+(플러스)를 만들어내는 연구를 좀 더 자세히 가르쳐 주세요.
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- 하나 소개하면, 「해양 미생물 연료 전지」의 연구입니다.
예를 들어, 해양 관측을 위한 부표를 앞바다에 설치해 장기간의 기록을 취하고자 했을 때, 과제가 되는 것이 전력 공급.부표에 배터리를 탑재해도 전력은 유한합니다.거기서, 바다에 있는 것을 이용해 발전해 사용하자고 하는 것이 해양 미생물 연료 전지입니다.
양의 전극(캐소드)으로 하는 금속 표면을 가공, 해수중에 설치해, 거기에 서식하는 미생물을 부착시키는 것으로 전극 위에 바이오 필름이라고 불리는 미생물의 층을 만듭니다.음의 전극(애노드)은 표면을 산화티타늄으로 덮어 해면에 설치하여 빛 에너지를 흡수할 수 있도록 합니다.이 두 전극을 연결하면 애노드 전극에서는 광에너지에 의해 미생물이 유기물을 분해했을 때 전자가 생겨 캐소드 전극으로 흘러 발전합니다.
전극 표면의 가공을 궁리하는 것으로, 종래의 미생물 연료 전지보다 큰 전력을 낳을 수 있어, 덧붙여 전극의 부식도 막을 수 있다는 특징을 가지는 전지의 개발에 성공했습니다.그런 다음 마찬가지로 물질의 표면을 가공하여 빛 에너지를 이용하여 항균 작용을 갖게 한다는 연구도 하고 있습니다.
메이지 마루를 뒤로 - Q 2030년을 향해, 지금부터 입학해 오는 학생과 어떤 연구를 하고 싶습니까?
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- "바다"를 아는 것은 항상 환경을 의식하는 SDGs의 개념에 포함된다고 생각합니다.앞으로 입학해 오는 학생에게는 「다양성」과 「실체험」을 소중히 해, 꼭 해양대학에서의 연구를 즐겨 주었으면 합니다.
우선, 「다양성」, 하나의 물건을 몰아내는 것도 중요합니다만, 하나밖에 몰아넣지 않으면, 그것이 만약 안 되었을 때, 선택사항이 없어져 버리는 일도 있습니다.여러 가지를 동시에 배우고, 지식을 축적하는 것으로, 이 길이 안된다면, 다음에 가거나 발상을 바꿀 수 있습니다.앞으로 학생이 되는 여러분은 우리 세대보다 더 많은 것을 자연스럽게 흡수하고 있는 느낌이 듭니다.그것을 소중히 해 주었으면 한다.
그리고 '실체험', 해양공학부에서는 해양이나 선박에 실제로 접할 기회가 매우 많습니다.이 실물에 접할 수 있다는 것이, 실은 일반의 공학부에서는 좀처럼 할 수 없는 것으로 본학의 특징이라고도 말할 수 있습니다.연구기기뿐만 아니라 내연기관(엔진) 등 지금이 세상에서 움직이고 있는 기계에 접할 수 있다는 것은 무엇이든 대신 어려운 경험입니다.이 경험은 반드시 사회에 나와서도 도움이 되고, 실물에 닿았기 때문에 솟아오르는 발상도 있을 것이다.그래서 점점 실물에 접할 기회를 갖고 싶습니다.
내연기관 실험실 - Q 앞으로 대학에 들어가려는 젊은 세대에게 한마디
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- 일본은 고도 경제성장기라는 시대를 거쳐 지금까지 나라의 발전을 위해 기술개발을 진행해 온 부분이 있다고 생각합니다. 2030년, 그 앞의 미래를 향해, 앞으로는 환경 조화를 이루는, 지속적인 사회를 위한 기술 개발을 진행시켜 나가야 합니다.선박 분야에서도 수소를 추진용 연료로 하는 등 다양한 선박의 개발이 진행되고 있으며, 선박이라는 것은 국내뿐만 아니라 바다를 넘어 운항합니다.외국의 사고방식이나 룰도 예민하게 느끼고, 나라를 넘은 제휴를 진행하는 자세가 향후의 기술개발에는 빠뜨릴 수 없습니다.방금 전의 「다양성」에도 관계하는 것입니다만, 여러가지 것을 흡수해 장래에 살려 주었으면 합니다.
백주년 기념 자료관 앞에서
