표준연 정욱철 박사 "압력조절로 0.02℃ 단위 제어 가능"
국내 연구진이 압력을 조절해 온도를 0.02℃의정밀도로 제어할 수 있는 '압력제어식 온도제어 원천기술'을 처음으로 개발했다.
한국표준과학연구원(KRISS)은 14일 온도센터 정욱철 박사가 옛 소련에서 개발된'루프 히트 파이프(LHP)'를 이용해 0.2℃ 수준인 기존 온도제어기술보다 정밀도가 10배 향상된 압력제어식 온도제어기술을 개발했다고 밝혔다.
표준연은 압력을 이용한 온도 정밀제어 기술은 세계에서 처음 개발된 것으로,기존 열량제어 방식 기술로는 불가능한 순간온도상승 및 하강이 가능하고 제어 속도와 정밀도도 기존 방식보다 월등히 높다고 설명했다.
연구진은 일정 조건에서 열역학적으로 온도와 압력이 정확히 비례관계가 되는원리를 이용했다. 1980년대 옛 소련에서 인공위성 등의 냉각장치용으로 개발된 고성능 열전달장치인 루트히트파이프 안에는 온도와 압력이 정확히 비례하는 구조가 들어 있다.
이 장치 안에는 압력과 온도가 상호 연결돼 있는 서로 다른 두 영역이 있어 기체의 압력을 제어하면 연결된 다른 영역의 온도가 제어된다.
기체의 압력은 온도와 달리 빠르고 정확하게 조절할 수 있어 압력제어식 온도제어기술은 기존 열량제어 방식 온도제어보다 훨씬 빠르고 정밀하게 온도를 제어할 수있다고 연구진은 설명했다.
정 박사는 압력제어식 온도제어기술을 이용해 231.928℃로 정의된 온도 표준기인 주석의 응고점을 세계에서 가장 정확하게 실현, 국제온도표준분야에 그 결과를보고했다.
기존에는 주석을 녹인 뒤 냉각시켜 응고되기 시작하는 시점의 온도를 측정하는'외부 핵생성 방식'이 표준기술로 사용됐으나 온도제어기술 한계로 인해 정확도에논란이 있었다.
압력제어식 온도제어기술을 적용하면 더 정확한 '내부 핵생성 방식'의 주석 응고점 실현이 가능하다. 실제로 이 방식은 외부 핵생성 방식보다 1만분의 4℃ 더 정확한 것으로 확인됐다.
정 박사는 "이 연구는 온도제어 분야에서 표준연이 독보적 우수성을 가진 온도제어기술을 처음으로 개발했다는 점과 이를 바탕으로 세계에서 가장 정확한 온도표준을 실현했다는 점에서 의의가 크다"며 "이 기술이 빠르고 정밀한 온도제어가 필요한 모든 산업분야에서 다양하게 적용될 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구 결과는 열전달분야 학술지 '국제 열·물질전달 저널(International Journal of Heat and Mass Transfer)'와 측정분야 학술지 '메트롤로지아(Metrologia)'에 게재됐다.
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