탐침기술을 이용한 국소 열전도도 측정

전문가 제언

○ 열전도도(λ)는 물질이 열을 전달하는 성질을 나타내며 SI 단위는 W？m-1K-1이다. 물질 중에서 유리의 열전도도는 실온에서 약 1Wm-1K-1이며 알루미늄, 구리, 은과 같은 금속은 2～4×102, 다이아몬드는 순도에 따라 1～2.2×103, 그래핀은 5×103이다. 한편 열전도도가 낮은 물질로는 공기가 0.023, 고무가 약 0.16Wm-1K-1 정도이다. 일상생활에서 열전도도에 대한 관심은 에너지절약과 관련한 산업계에서도 비슷하다. 한편 전자산업에서는 방열을 위해 높은 열전도도를 가진 물질에 대한 관심이 높다.

 

○ 이 논문에서는 마이크로 탐침을 사용하여 단열재인 다공성 실리콘의 열전도도를 비파괴적 방법으로 쉽게 측정하는 방법을 제안하였다. 탐침의 팁에는 반도체소자 제조에 사용하는 방법으로 제작된 히터와 열전대 센서가 집적되어 있으며 열 분산 모델링을 통해 먼저 열 저항을 측정한 후 3D 수치해석으로 평면시료의 두께에 따른 국소열전도도를 구할 수 있다. λ가 0.8～20Wm-1K-1, 두께 300㎛ 이하에서 측정한 다양한 물질의 열전도도는 문헌에 나와 있는 값들과 잘 일치하며 2Wm-1K-1 이하에서 오차는 10%를 넘지 않는다.

 

○ 열전도도는 측정 대상에 따라 다양한 방법이 이용되지만 정확도가 높은 물리량은 아니다. 측정표준기관에서 표준 확립에 주로 사용되는 GHP(Guided Hot-Plate)법의 불확도가 2～3%, 레이저 플레쉬(laser flash)법은 3～7%이다. 한국표준과학연구원에서는 현재 사용 중인 상용 GHP를 대체할 측정범위가 최고 1000℃인 GHP를 개발 중이며 액체의 λ를 측정하는 hot wire 열량계와 레이저 플레쉬 장치도 연구한다.

 

○ 산업계의 경우 건축물의 단열은 물론이고 액화천연가스(LNG) 운반선의 단열 향상이 당면한 문제이다. 대학에서는 전자소자의 고밀도화에 따른 냉각문제 해결을 위해 탄소나노튜브와 그래핀과 같이 λ가 아주 높은 물질에 대한 연구가 활발하다. 우리나라 산업의 근간이라고 할 수 있는 전자산업과 조선업에서 요구하는 열전도도 측정기술을 확립하여 지원하는 것이 측정 교정기관의 소임이라고 생각한다.

 

저자

K Ziouche, Z Bougrioua, P Lejeune, T Larsi and D Leclercq

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

26()

잡지명

Measurement Science and Technology

과학기술
표준분류

재료

페이지

08700301~08700308

분석자

박*철

분석물

• 탐침기술을 이용한 국소 열전도도 측정.pdf [521,425 byte]

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