大阪대학 접합과학연구소의 藤井英俊 조교수 등은 용융금속의 표면장력과 점성 등 물성치를 몇 초만에 정확하게 측정할 수 있는 소형장치를 개발했다. 열물성치의 정확한 측정은 금속의 최적조건을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구할 수도 있다. 실리콘 단결정이나 납이 없는 땜납, 니켈 초합금 등의 소재개발 분야에서 연구에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.
장치는 용융금속의 방울(液滴)을 백라이트로써 레이저를 조사한 길이 약 1미터 길이의 통 속에 낙하시켜 무중력 상태에서 측정. 기반 위에 방울을 놓고 표면의 각도 등으로 측정하는 종래의 정적법과는 달리 접촉물이 없기 때문에 고정도의 측정이 가능하다.
베이스가 되는 기술은 전자력으로 방울을 구형의 상태로 하여 띄우고 표면진동으로 물성치를 측정하는 부유액적진동법. 중력 등의 영향으로 방울의 형태가 일그러지는 등 이 방법의 단점을 보완하기 위해 일단 부유시켰던 방울을 낙하시켜 무중력 상태로 만들어 표면진동과 체적 등에서 표면장력과 점성, 밀도 등을 순식간에 측정한다.
무중력 상태에서 정밀한 측정을 하는 장치는 독일과 일본 두 나라에 있는데, 모두 100미터를 넘는 시설로 장치마다 낙하시키는 거대한 것이다. 새 장치는 방울만을 낙하시키는 구조로서 표면진동속도가 빠른 1~2밀리미터의 작은 방울을 사용하고 낙하 길이를 대폭 줄였다. 표면진동의 속도에 대응하기 때문에 2048픽셀의 해상도와 매초 8만3000코마의 스피트로 촬영할 수 있는 라이센서를 사용하고 있다.
이 연구는 실리콘 단결정 이외에 정련, 강판 등의 소재개발의 속도를 향상시키기 위해 신에너지, 산업기술종합개발기구(NEDO)의 조성사업 ‘범용형 고정도 열물성 측정장치의 개발’로서 추진해 왔다. (NK)
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