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직선집속 빔 초음파 재료 해석 시스템과 제로 팽창 유리의 초정밀 평가

전문가 제언: ○ 최근 미국 재생 가능 에너지 연구소와 아르곤 국립 연구소의 연구진이 발표한 제로 열팽창 물질(zero thermal expansion)에 대한 관심은 광학, 열 엔진 부품과 주방 용품 등의 영역에서 있어 왔다. 전자기기나 광전자기기와 같은 비전통적인 영역에서의 제로 열팽창 물질에 대한 연구는 별로 없었다. 이 영역에서 대부분의 연구는 전자기기에서 가능성이 별로 없는 유리 제품에 관한 것이었다.

○ 그러나 이번에 일본 Touhoku University의 Jun-ichi Kushibiki 외 2명이 정밀공학회지에 발표한 본고에서는 제로 팽창 유리의 후보로 TiO2를 첨가한 SiO2 유리를 거론하였다. 시판되는 유리는 맥리(脈理)의 문제가 있지만 TiO2-SiO2 유리는 TiO2 농도를 조정하여 열팽창계수를 제로가 되도록 하는 것으로 알려져 있다.

○ 맥리라고 하는 것은 영어로는 striae라 하며 하나의 유리 내에 근소하게 차이나는 굴절률을 가지고 있어 확실하게 구분이 되며, 투명한 결을 이루고 있는 광학 유리의 불완전한 부분을 말한다. 제조 과정에서 성분이 부적당하게 혼합되면 생기는 현상이다.

○ 직선집속 빔 초음파 재료 해석(LFB-UMC: Line Focus Beam- Ultrasonic Material Characterization) 시스템을 이용한 새로운 초음파 평가방법은 시료표면에 탄성 표면파를 여진(勵振) 및 전반(伝搬)시켜서 비파괴, 비접촉적 열팽창계수를 정밀도가 높게 측정할 수 있게 되었다.

○ 누설탄성표면파(LSAW: Leaky Surface Acoustic Wave)는 경계면이 물인 경우에 고정표면에서 발생하여 수중에 누설되므로 길게 지속되지 못하는 표면파를 말한다. 누설탄성표면파는 물을 접하고 있는 면에 세로파를 경사로 입사시켰을 때 표면층으로 전파하는 탄성파이다. 이 파는 전파하면서 세로파로 변환되고 물속에서 누설된다. 파가 전파하는 깊이는 표면 아래 약 1 파장 정도이다. 누설탄성표면파는 초음파현미경에 활용되어 표면층 미소영역에서의 탐상이나 조직관찰, 응력측정 등에 응용되고 있다.

저자: Jun-ichi KUSHIBIKI, Mototaka ARAKAWA and Yuji OHASHI
자료유형: 학술정보