바다로부터의 목소리를 전하는 일들
바다로부터의 목소리를 전하는 일들
사람이 이끌어 준 지열 발전 연구에 대한 생각
해양공학부 해양전자기계공학과 모리타 모토아키 준교수
사람이 이끌어 준,
지열 발전 연구에 대한 생각
해양공학부 해양전자기계공학과 모리타 모토아키 준교수
우리나라에 있어서 에너지의 확보는 긴급한 과제입니다.
지열 발전의 연구에 임하는 모리타 선생님은, 20대로 해 나라의 프로젝트의 연구 대표자로서 활동.그러나 그 프로젝트는 목표에 충분히 도달하지 않았다고 말합니다.다양한 사람들과의 만남과 경험을 거듭하여 목표를 달성하기 위해 항상 새로운 관점에서 연구를 진행하고 있습니다.온천지에서의 「유노카」의 연구도 지열 발전에 깊게 관련되어 있습니다.
약력
모리타 모토아키(모리타 모토아키)
학술연구원 해양전자기계공학부문 준교수
요코하마 국립 대학 공학부를 졸업, 동 대학원 공학부 박사 후기 과정을 수료하고,
2012년에 박사(공학)를 취득.
독립 행정법인 물질·재료 연구 기구 연구 업무원,
요코하마 국립 대학 대학원 공학부 공학부 특별 연구원 및
독립 행정법인 일본 학술 진흥회 특별 연구원을 거쳐,
2012년에 도쿄 해양대학 해양공학부 조교에 착임.
2018년부터 도쿄 해양대학 학술연구원 준교수.
모리타 모토아키(모리타 모토아키)
학술연구원 해양전자기계공학부문
준 교수
요코하마 국립 대학 공학부를 졸업, 동 대학원 공학부 박사 후기 과정을 수료하고,
2012년에 박사(공학)를 취득.
독립행정법인물질·재료연구기구
연구 업무원,
요코하마 국립 대학 대학원 공학부
공학부 특별 연구원 및
독립행정법인 일본학술진흥회
특별 연구원을 거쳐,
2012년에 도쿄 해양대학 해양공학부 조교에 착임.
2018년부터 도쿄 해양대학 학술연구원
준 교수.
- Q 소속하는 학과는 어떤 학과입니까?
↓
- 해양전자기계공학과에서는 배의 기계에 관한 연구개발과 선원양성을 실시하고 있습니다.선박은 완결된 시스템을 가지고 있기 때문에 배울 필요가 있는 분야도 폭넓게, 일반적인 기계계와 전기계의 학과에서 얻을 수 있는 지식을 모두 필요로 합니다.금속 재료, 엔진 등의 기기, 정보 통신 등 각 분야의 전문가가 모인 학과입니다.
배우는 것이 많기 때문에 당황하는 일도 있을지도 모릅니다만, 걱정은 필요 없습니다.힘든 면도 있습니다만, 폭넓은 지식이 익히기 때문에 나중에 해 두어 좋았다고 생각할 것입니다.소인수제이므로 학생과 선생님의 거리가 가까워, 입학 후에는 기초 교양을 비롯한 선생님이 정중하게 가르쳐 줍니다.저도 연구실에서는 전문적인 내용을 가능한 한 정중하게 가르치는 것을 유의하고 있습니다.
그리고 AO 입시로 입학해 온 학생에게는 입학 전 교육이라고 하는 것이 있고, 합격하고 나서 입학하기까지 수학과 물리와 영어를 배울 수 있는 기회도 있습니다.
본 학과에서는 전원 참가의 승선 실습을 통해 집단 생활을 배우고, 선박에도 실제로 보고 만져 움직여 체험할 수 있습니다.재료의 연구로 해도, 그 재료가 배 안에서 무엇을 위해서 어디에 사용되고 있는지 확실히 이해할 수 있어 학습 효율이 높습니다.
사회인이 되어 처음으로 실제의 기계를 사용하는 사람이 많은 가운데, 먼저 체험할 수 있는 것은 큰 어드밴티지가 됩니다.또한 집단 생활을 통해 예의와 커뮤니케이션 능력도 습득합니다.취업 활동시에, 이러한 고마움을 알아차리는 학생이 많은 것 같네요.다른 대학의 학생과 달리, 해양대생은 실체험을 사람에게 말할 수 있고, 인사를 확실히 할 수 있는 것도 특징의 하나입니다.
연구면에서는, 각 분야에 고도의 전문지식을 가진 교원이 있어, 그 분야에 특화한 전문성을 익히기 위해 대학원에 진학해, 전문성을 살린 취직을 하는 학생도 많습니다. - Q 어떤 수업을 담당하고 있습니까?
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- 단정실습(해양전자기계공학과·1년차), 금속재료학(해양전자기계공학과·2년차), 그리고 전자기계공학실험(해양전자기계공학과·3년차)을 담당하고 있습니다.
금속 재료학에 대해 자세히 설명하면, 금속 재료에는 철(강), 알루미늄, 티타늄 등의 재료가 있습니다만, 그 종류는 여러가지 있어, 적용하고 싶은 개소에 최적인 마이크로·나노 오더로의 설계가 이루어지고 있습니다 .예를 들어, 자동차의 경우라면 골격에 사용되는 철(강)은 강도가 높아지도록 설계되고, 외판에 사용되는 철(강)은 가공하기 쉬워지도록 설계되어 있습니다.또, 일반적으로 스테인리스라고 불리는 재료는, 정식 명칭은 스테인리스강이라고 해, 녹 곤란하도록 설계된 철(강)입니다.철(강)은 녹 쉽다는 이미지가 있지만, 부식하기 어렵게 설계하는 것도 가능합니다.특성을 변화시키는 방법으로서는, 단지 약간의 원소를 첨가하거나, 냉각이나 가열하는 것에 의해 금속의 특성은 크게 변화하기 때문에, 이것을 이용합니다.어떤 의미 요리 같은 것이군요.약간의 소금 가감이나 열 가감에 의해 맛이 크게 변화하는 것과 같은 것이 금속에서도 일어나는 것입니다.철(강)의 경우에는 철중에 중량으로 0.1%의 탄소를 함유시킨 경우와 0.4% 함유시킨 경우에는 강도가 2배 이상이 되는 경우도 있습니다.표면조직의 사진(문중·아래)을 보면, 함유율에 의한 차이를 알 수 있습니다.검게 보이는 부분이 딱딱하고, 하얗게 보이는 부분이 부드러운 부분입니다.예를 들어, 검은색으로 보이는 부분이 많은 0.8%의 것(사진 Fe-0.8%C)은 강도가 필요한 피아노선 등에 사용되고 있습니다.정확하게는 이 검은 부분은 확대하면 줄무늬가 되어 있으며, 펄라이트 조직이라고 불립니다.
탄소강의 표면조직 사진 : 약간 탄소량을 변화시킨 것만으로 마이크로의 모습이 변화한다 (단위는 mass%)
선박에는 금속 재료, 주로 철(강)이 많이 사용되고 있습니다.어느 원소가 포함되어 있는지, 어떠한 처리가 이루어지고 있는지를 알면, 적용하고 싶은 개소에 최적인 재료 선택을 할 수 있습니다.반대로 잘못된 선택을 해 버리면 심각한 사고로 이어질 수 있습니다.그런 일이 없도록, 이 수업에서는 금속 재료의 미크로·나노 설계에 필요한 지식을 익혀 주는 것을 목적으로 하고 있습니다.실험에서는 마이크로 나노 설계를 위한 관찰 방법에 대해 배우고 최근에는 이미지 인식 기술을 이용하기도 합니다.마이크로·나노 오더의 조직에 대해서, 컴퓨터에 판정시키는 시도입니다.덧붙여서, 담당하는 단정 실습에서는, 오다이바의 레인보우 브릿지와 캠퍼스의 파운드를 왕복합니다.상당히 피곤하지만 팀워크가 필요하기 때문에 단결력이 탄생한다고 생각합니다. - Q 어떤 연구를 하고 있습니까?그 연구의 재미는 어떤 곳입니까?
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- 지열발전의 발전량 확대와 도입 확대에 도움이 되는 재료 개발을 주로 연구하고 있습니다.지열 발전이란, 해수나 빗물이 지하 깊게 축적해, 마그마에 따뜻해져 고온 고압의 상태가 된 물을 지상으로 꺼내, 증기가 된 물을 이용해 터빈을 회전시킴으로써 발전한다 시스템입니다.꺼낸 물은 다시 지하로 되돌아가고 있으며,이 사이클을 통해 재생 가능 에너지로 계속 사용할 수 있습니다.지열 발전에서 과제가되고있는 것이 스케일※(수구)의 형성입니다.스케일이 배관에 부착하는 것으로, 물이 통과하는 길이 좁아져, 꺼내거나 되돌리거나 하는 물의 양이 줄어들고, 발전량이 줄어 버리는 것이 문제가 되고 있습니다.
규모로 막힌 지열 발전소의 실제 배관
스케일의 억제에는 약품 주입등도 생각되고 있습니다만, 나는 환경을 고려하기 위해 가능한 한 약품을 사용하지 않는 방법이나 환경 친화적인 약품의 적용을 생각하고 있습니다.저의 연구실에서는 석출된 스케일의 물질에 관한 연구와 스케일이 어떻게 표면에 부착하는지에 대한 연구를 실시하고 있습니다.또, 연구실에서의 환경과 현지에서는 석출하는 스케일의 특성이 다르기 때문에, 연구실에서 어떻게 현지의 환경을 모의하는지를 목표로 하고 있습니다.연구실에서 재현할 수 있으면 연구개발의 속도가 올라간다고 생각합니다.
세계 최초!실험실에서 현지 규모를 모의할 수 있는 장치
마찬가지로 지하에서 고온의 물을 꺼내 이용하고 있는 온천에서도 유사한 배관의 막힘이 일어날 수 있습니다.온천의 경우에는, 스케일이라고 부르지 않고 「탕의 꽃」이라고 부릅니다만, 최근에는 온천을 경영하는 사람의 고령화나 인손 부족으로, 배관의 청소(탕의 꽃의 제거)도 어렵고, 온천 사업을 존속시키기 위해서 또한 필요한 연구라고 생각합니다.이 연구의 재미는, 온천이나 유노카와 같은 일본에서는 옛날부터 알려져 있는 것에도 불구하고, 그 부착 기구에 대해서는 아직 명확하지 않다는 것입니다.관찰하는 지역에 따라 샘질이 다르기 때문에 연구해도 낭비라고 말해 온 적도 있고, 나도 처음에는 자연이 상대이기 때문에 스케일의 형성 기구를 이해하는 것은 어려울까라고 생각하고 있었습니다 .그러나 오랫동안 연구를 진행해 가는 동안 어느 정도의 법칙이 보였습니다.최근에는 표면에 먼저 부착되는 물질이 무엇인지를 연구하고 있습니다.이 연구를 통해 아직 아무도 모르는 것을 처음 알았을 때 성취감을 느낍니다.또, 이 연구의 현지 시험은 운젠, 유후인, 아타가와 등, 온천 지역에서 실시하는 일도 많아, 그 때에 온천에 들어가는 것도 즐거움의 하나입니다.
스케일: 지하에 깊게 축적된 고온 고압의 물 주위는 미네랄로 둘러싸여 있으며, 그 미네랄이 물에 녹아 섞여 있다.이 물을 지상에 꺼내면 온도와 압력이 내려 물의 용해도가 떨어지기 때문에 녹지 못한 광물이 수중에서 석출된 것을 스케일이라고 한다.온천지에서는 「유노카」라고도.
- Q 무엇이 계기로, 그 연구를 하려고 생각했습니까?
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- 2011년 동일본 대지진을 계기로 세계 제20위의 지열 포텐셜을 가지는 일본에 있어서 지열 발전의 연구 개발은 필요하다고 생각해, 지열 발전의 도입 확대에 공헌할 수 있도록, 스케일 부착을 억제하는 재료 개발에의 도전을 시작했습니다.그 타이밍에 우연히 나라의 연구 개발 프로젝트로서 「지열 발전 기술 연구 개발 사업」의 공모가 있어, 응모했더니 운좋게 채택되었습니다.아직 100대였기 때문에 나라의 프로젝트를 연구 대표로 담당하는 것은 모두가 자극적이고 신선했지만, 연구실의 환경과 현지의 온천수의 차이 등의 문제가 있어, 프로젝트의 목표에는 충분히 에 도착하지 않았습니다.그 책임을 느끼고 있던 곳도 있고, 또, 그 연구 개발을 완성시키는 것도, 학술적으로 추구하는 것도 어렵다고 당시는 생각하고 있었기 때문에, 프로젝트가 끝나면 그 연구 개발을 그만두려고 생각하고 있었습니다 했다.그런 기분이었는데, 실지 시험을 실시하고 있던 온천 지역의 사람들에게 강연을 부탁해, 석출한 물질에 대해서 발표했습니다만, 마지막으로 온천 지역의 대표 쪽의 조임의 한마디 그래서, 명지로 연구를 계속해 주었으면 XNUMX명 이상의 회장에서 부탁받고 배신할 수는 없다고 생각해, 그 연구를 계속하는 결심을 했습니다.연구를 추구해 나가는 것은 어렵다고 생각했습니다만, 나라의 프로젝트의 경험을 살려 발상을 바꾸어 연구를 계속해, 그것이 잘 진행되고 있습니다.또, 현지의 환경을 어떻게 연구실에서 재현하는 것도 중요하다고 느끼고, 그것도 지금의 연구에 연결되어 있습니다.
강연회의 모습:지열 심포지엄 in 운젠 - Q 그 연구는 SDGs 몇번의 목표와 관계가 있습니까?
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- 「7번 에너지를 모두에게, 그리고 깨끗하게」입니다.재생 가능 에너지로서의 지열 발전의 도입 확대입니다.지열 발전은 발전소가 도시와 떨어져 있기 때문에 재해시의 비상 전원 등 위험 분산에 유효하다고 생각합니다.지열 발전의 열원은 음료수의 확보에도 연결됩니다.또, 지금 일본에서 연구개발이 진행되고 있는 초임계수를 이용한 초임계 지열발전을 실현할 수 있으면, 혁신적으로 발전량이 바뀌는 것으로 알려져 있습니다.이 연구를 진행하는데 있어서는 지열발전소의 구조도 이해해 두어야 하기 때문에 수처리 메이커뿐만 아니라 플랜트 메이커, 재료 메이커에서의 일에 연결됩니다.실제로 지금 현재 기업과 공동으로 지열발전으로 활용할 수 있는 열교환기의 개발을 진행하고 있습니다.실현하기 위해서는, 여러가지 과제가 있어 임하고 있는 곳입니다.그 밖에도 「8번 일과 경제 성장도」, 「9번 산업과 기술혁신의 기반을 만들자」, 「17번 파트너십으로 목표를 달성하자」라고 관계가 있다고 생각하고 있습니다. 8번과 9번은 지방 창생에 관계가 있습니다.그리고, 특히 17번의 파트너십은 소중히 하고 있습니다.실지 시험 장소도 샘플 채취도 협력해 주는 곳이 없으면 할 수 없습니다.지금까지의 연구를 계속해 온 것은 사람과의 연결이 있었기 때문이라고 생각하고 있습니다.
온천지 여러분과의 지열 발전소 시찰에서
연구 개발하고 있는 스케일의 영향을 저감할 수 있는 열교환기의 실험의 모습 - Q 연구자로서 앞으로의 목표는 무엇입니까?
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- 연구자로서의 향후 목표는 후세를 육성하는 것입니다.지속 가능한 사회를 실현하기 위해서는 노력하고 있는 연구를 미래로 이어주는 인재가 필요합니다.지속시키기 위해서는 미래로 이어주는 인재육성이 필요합니다.저의 연구 내용 그대로가 아닌 것이 좋고, 뭔가의 혁신을 만들어내는 인재 육성이 필요하다고 생각하고 있습니다.내가 연구를 하고 있는 동안에, 스스로 자신의 연구를 낳고, 나 자신에게 자극을 주는 인재 육성할 수 있으면 본망이군요.저 자신 여러 가지에 관심이 있고, 같은 연구를 계속하는 것보다, 연구 중에서 재미 있다고 느낀 새로운 것을 항상 쫓아가고 싶습니다.지금 하고 있는 기업과의 공동 연구를 통해 새로운 것을 쫓을 수 있기 때문에 그것을 키워 나가고 싶습니다.새로운 것에 차례차례 임하는 연구의 방법이 과연 올바른 것인지 고민한 시기도 있어, 다른 연구자의 연구의 진행방법을 조사한 적이 있었습니다.그런 때, 어느 교수도 어렸을 때처럼 고민하고 노벨상을 수상한 한 교수에게 강연으로 질문했을 때 「중요하고, 재미있는 연구라면 무엇이든 괜찮을까」라는 말로 용기를 받았다는 이야기 에 접해, 나름대로의 스타일로 진행해도 좋다고 깨달았습니다.
학생과 금속 재료의 내구성 평가 실험 - Q 2030년을 향해, 지금부터 입학해 오는 학생과 어떤 연구를 하고 싶습니까?
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- 연구는 취미처럼 자발적으로 해 나가는 것이라고 생각하고 있어 매력적인 연구 테마를 계속 설정해 나가고 싶습니다. 2030년을 향한 목표로서는 지열 발전을 실용화시켜 나가고 싶습니다.그리고 2030년에 끝인 것이 아니라, 2030년 이후도 계속해 나가고 싶다는 생각이 강합니다.나라의 프로젝트의 연구 대표자로서 선택해 주신 것은, 지금 되돌아 보면 대학원을 나간지 얼마 안된 자신을 신뢰하고 잘 맡겨 주었다고 생각하고, 온천 지역의 분들이 받아 주셨던 것에도 감사 의 생각이 강하고, 사람이 이끌어 주고 연결해 주었기 때문에 여기까지의 연구가 생겼다고 느끼고 있습니다.연구는, 자신 혼자의 실력만으로는 달성할 수 없는 장면이 많이 있습니다.지금까지 신세를 진 분들에게 환원할 수 있는 사회공헌을 할 수 있는 연구를 하고 싶네요.
시험편 침지 시험 사이에 학생과 (2013년)
침지 시험을 한 혼다 유타오 저택에 있는 저탕조(운젠시 오바마 온천)
유타오와는 목욕을하는 전과 같은 입장의 사람
(https://www.youtube.com/watch?v=HLxJZ-m4mfI)
