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레이저주기가열 열계량법에 의한 고온 용융체의 열용량, 열전도계수 및 방사율의 비접촉 측정

전문가 제언: ○ 저자도 지적하고 있는 바와 마찬가지로 현재 유럽에서는 IMPRESS (Intermetalic Materials Processing in Relation to Earth and Space Solidification) 계획을 수립하여, 차세대 항공기의 제트엔진용 터빈날개로서 티타늄-알루미늄합금을 그리고 연료전지용 촉매로서 니켈-알루미늄합금의 개발이 진행되고 있다.

○ 이러한 합금을 제조하거나 합금을 이용한 부품을 가공하기 위해서는 다양한 온도조건에서의 그 열적 물성치를 잘 알고 있어야 수치시뮬레이션을 통하여 효과적인 공정을 개발할 수가 있으나, 고온용융체의 경우, 특히 열전도계수의 경우에는 아무리 비접촉적인 방법으로 측정을 한다 할지라도 고온용융체 안에서의 자연순환에 의한 대류와 표면장력에 따른 Marangoni대류로 인하여 그 참된 값을 알 수 없다.

○ 여기에 소개된 방법은 진공 중에 시료를 자력에 의하여 공중에 부양시키고, 이를 레이저주기가열방법으로 녹여 고온용융체 방울을 만들어 위에서 언급한 효과를 최대한 억제함으로써 아주 정확한 값을 측정할 수가 있는 방법이지만, 그 비용이 만만치 않을 것으로 보인다.

○ 원자력발전소의 경우 TMI-2와 Chernobyl에서의 사고를 계기로, 중대사고 시 원자로심을 구성하고 있는 재료가 모두 녹아 corium이라고 부르는 고온용융체가 된다고 가정하고, 이것이 원자로용기를 관통하는 것에 대비하여 원자로용기 하부에 core catcher라는 공간을 만들도록 하고 있다.

○ Corium에 대해서는 각종 실험이 수행되고 있지만, 그 열적 물성치가 명확하지 않으므로 core catcher가 과도하게 보수적으로 설계될 가능성이 있다. 따라서 가장 심각한 경우에 대한 corium을 가정하고, 본 해설에서 제시한 방법으로 그 열적 물성치를 측정하고 이를 설계에 활용하면, 과도한 보수성에 의한 비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

저자: Hiroyuki Fukuyama, Hidekazu Kobatake, Takao Tsukada, Satoshi Awaji
자료유형: 학술정보