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전자부유기술을 이용한 고온융체의 열물성 측정을 지원하는 플랫폼

전문가 제언: ○ 반도체기술 발전에 따라 컴퓨터의 기능향상과 광학기술 및 재료물성의 분석기술이 발전하면서 물질제조 공정에 관한 수치시뮬레이션 기술이 크게 발전하고 있다. 새로운 재료를 개발하는 경우, 종래에는 재료제조공정 개발에 시행착오를 겪으면서 신제품을 개발하였으나 현재는 컴퓨터 수치시뮬레이션에 의하여 제조공정이 개발되기 때문에 개발시간이 단축되고 신뢰성도 있으며 비용도 크게 절감된다.

○ 제트엔진 터빈블레이드의 정밀주조, 반도체결정성장, 자동차제조나 화학 플랜트 제조시의 용접기술 등 고온융체를 취급하는 부가가치가 높은 공정을 컴퓨터 시뮬레이션으로 가장 적당한 공정을 개발하는 것은 종래는 고온융체의 물성치가 미지수였으나 근래에 와서 알 수 있었기 때문에 시뮬레이션에 의한 공정개발이 가능하다고 생각된다.

○ 종래에는 고온 융체의 밀도는 일정온도와 압력 하에서 무게와 부피 비로 측정하고 온도측정은 열전대, 복사 및 광학온도계, 전기저항 온도계를 이용하였다. 그러나 현재는 전자부유 용융액체의 밀도는 무게에 대한 부피를 고속도카메라화상으로 측정하고 온도는 방사온도계를 이용하여 측정하는 특징이 있다.

○ 전자유체역학적 대류가 부유시료 내에서 발생하기 때문에 열전도율이나 확산계수를 전자부유 기술만으로는 측정할 수 없으나 초전도자석이 탑재된 고온융체 열물성 계측시스템을 이용하면 전자부유액적에 정자장을 인가함으로써 부유시료 내에서 발생하는 대류를 억제 제어할 수 있으므로 금속의 열전도율, 비열, 방사율 및 표면장력을 측정할 수 있다.

○ 우리나라에서는 아직까지는 고온융체의 열전도율, 비열, 표면장력 및 방사열을 측정하는 기술이 없으며 이러한 고온열물성 데이터베이스가 탑재된 측정 및 제어지원 통합플랫폼에 접속하여 응용소프트웨어를 이용하면 시뮬레이션으로 새로운 용접공정 등을 개발 할 수 있을 것으로 생각된다.

저자: TSUKADA Takao
자료유형: 학술정보