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초음파기술에 의한 자성유체의 내부구조 해석

전문가 제언: ○ 최근 새로운 소재의 개발과 더불어 기능성유체에 대한 연구가 매우 활발하다. 기능성 유체로서 알려진 ER 유체(Electro-Rheological Fluid), MR 유체(Magneto-Rheological Fluid) 및 자성 유체(Magnetic Fluid)는 기초 물성 연구로부터 다양한 시스템을 구축하는데 그 응용성이 대단히 높다. 그러나 학문적인 체계로 아직도 규명해야 할 부분이 많을 뿐 아니라 응용을 위한 개발에서도 아직 풀어야 할 문제점 들이 많은 실정이다.

○ 특히 자성유체는 1965년에 미국의 아폴로계획의 일환으로 개발하여 우주선의 외부와의 밀봉(sealing)재료로 사용하여 주목을 받기 시작한 신소재이다. ER 유체에 비하여 그 특성(점성변화)이 매우 강하여 외부자장의 인가에 의하여 유체특성이 변하는 성질이 있어 많은 응용분야에 적용가능하며 새로운 응용장치의 연구개발에 대한 기대가 크다. 즉 경계층 제어, 에너지 변환장치, MHD 및 회전 축 실링 등에 응용이 가능하다. 또한 유체 특성과 고체 특성을 동시에 가지고 있어 표면 액추에이터로 활용할 수 있을 것이다.

○ 그러나 이러한 응용을 위하여 자성유체의 자장에서 내부거동에 대한 해석이 필요하게 된다. 그러나 자성유체는 불투명성으로 인하여 기존 측정방법(예: 레이저 도플러 유속계 등)으로는 유속분포 측정이 어렵다. 따라서 최근 일본의 Takeda가 개발한 UVP(초음파유속분포계)를 사용하여 측정할 수 있다. 따라서 초음파를 이용한 유체거동에 대한 해석에서 외부자장 및 내부에 생성된 쇄상 클러스터와 음파의 방향에 대한 영향을 이 글에서 분석하였다. 그러나 아직도 클러스터가 자성유체 중 초음파 전파특성에 대한 연구는 아직도 규명되지 않은 부분이 있다.

○ 자성유체에 대한 국내 연구개발 현황은 학계 및 연구소 등을 중심으로 논문 발표 등 활발한 실정이지만 아직도 실용화를 위한 기술개발은 미흡한 실정이다. 따라서 자성유체의 응용범위는 신소재로서 앞으로 그 개발 분야가 무한하다고 사료된다. 따라서 이 분야에 대하여 산학연이 연계하여 실용화를 위한 연구개발에 더욱 박차를 가해야 한다고 사료된다.

저자: Tatsuo SAWADA, Masaaki MOTOZAWA, Ryo HASEGAWA
자료유형: 학술정보