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4탐침 전위강하 측정을 이용한 재료의 특성평가

전문가 제언: ○ 4탐침 전위차 측정법은 금속이나 반도체의 전도도를 측정하는 데 가장 흔히 사용되는 정밀측정방법이다. 산업계에서는 각종 센서, 계측산업의 부품소자, 금속코팅산업에서 금속박막재료 및 반도체 생산라인의 금속화(metalization) 공정에 주로 이용된다. 이 해설논문에서는 금속 시편의 전도도(σ)를 측정하는 데 이용되는 공식의 이론적 배경과 이 공식을 직류(dc)뿐만 아니라 교류(ac) 4탐침 측정에도 응용할 수 있다는 점을 중점적으로 소개한다.

○ 금속의 특성평가와 금속내의 균열 또는 결함탐지에는 비파괴평가(NDE) 방법인 맴돌이 전류 NDE가 흔히 이용된다. 하지만 강자성 금속의 경우에는 맴돌이 전류법을 사용하기가 어렵다. 교류 4탐침법을 사용하면 전기 전도도와 자기 투자율(μ)을 독립적으로 구할 수 있는 장점이 있다.

○ 오랜 역사를 가진 방법이며 측정방법과 측정값을 해석하는 관계식이 이미 국제적으로 ISO 등을 통하여 표준화되어 있다. 그럼에도 불구하고 새로운 연구를 통하여 정확도를 향상시키면 새로운 응용이 생겨 생산성과 품질향상에 기여할 수 있는 것이 측정기술이다.

○ 여기서도 4탐침 NDE를 철의 표면경화 깊이의 측정에 응용할 가능성에 대하여 논하였다. 모형에 기초하여 4탐침 측정결과를 해석할 수 있으면 생산라인에서 필요시에 표준시편으로 교정을 하지 않아도 되는 점이 유리하다. 이론 모형의 개발이 요구된다.

○ 국내의 연구현황을 보면 표준과학연구원에서 ‘금속박막 및 반도체 층상구조의 비저항 특성평가’를 비롯한 측정기술 개발과 반도체소자 생산에 필요한 박막형 면저항 표준인증물질(Certified Reference Material; CRM) 등을 개발하여 반도체 생산업체에 제공한다. 이 논문의 참고문헌에 국내 논문이 하나도 없는 것과 일본인의 논문이 많다는 점이 시사하는 바가 크다. 산학연이 측정학의 기초연구에도 더 많은 관심을 가져야 한다.

저자: Nicola Bowler
자료유형: 학술정보