미세중력 환경에서 신소재 개발 연구

최근 파인세라믹

원자력 항공우주 등

세기형 첨단산업이 급속도로 발전하면서 이를 뒷받

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ㆍ

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침하기 위한 신소재 개발의 중요성이 커지고 있다.

이 같은 신소재 개발을 위해서는 초고온 상태에서의 온도 및 다양한 물성 물리적 성질 측정이

(

)

필수적이다 초고온 상태의 물체의 온도와 물성 측정은 소재의 질적 향상과 정확도를 높이는

.

요인으로 작용하기 때문이다.

그러나 문제는 초고온 상태에서는 실험물질을 올려놓은 용기가 녹아버리거나 서로 반응해버려

오류가 발생하므로 정확한 측정이 불가능하다는 것이다.

이 같은 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 공중부양장치다 공중부양장치는 중력이 발

.

생하지 않는 우주와 같은 환경을 구현해 용기를 사용하지 않고 물체를 공중에 올려 각종 실험

을 가능하게 한다.

이미 미 항공우주국

은 우주정거장에서 공중부양장치를 운영하고 있으며 유럽 우주국

(NASA)

일본 우주항공연구개발기구

등도 우주왕복선과 항공기 제트엔진에 사용될 수

(ESA),

(JAXA)

백 수천도의 초고온에 견디는 초내열강 신소재 개발에 활용하고 있다

~

.

우주실험실에 대한 꿈이 최근 우리나라에서도 현실화하고 있다

이근우 한국표준과학연구원

.

온도광도센터 박사는 초고온 과냉각의 극한환경이나 우주환경과 유사한 상황을 구현해 비접

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촉식으로 신소재를 연구개발

할 수 있는 우주실험실 구현장치 를 개발했다

(R&D)

'

'

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연구팀은 지난

년부터 연구개발비 약

억원을 투입해 이 장치를 개발해 약

도의 초

2007

4

1,500

고온 상태에서 용기 없이 물체를 공중에 부양하는 시험에 성공했다 공중부양장치는 미국 일

.

ㆍ

본 등

개국만이 보유하고 있으며 세계에서는

번째로 개발됐다

4

8

.

이 박사가 개발한 우주실험실 구현장치는 용기에 담지 않은 채 액체나 고체를 공중에 띄울 수

있어 정확한 물질의 물성 파악이 가능하다는 것이 특징이다.

고체와 액체를 포함한 다양한 재료를 용기 없이 공중에

띄울 수 있기 때문에 용기와의 접촉에 따른 오염이나 측

정 오류 및 측정 신호의 감소 등을 차단할 수 있는 우주

실험실 구현장치가 국내에서 개발되었다.

이 장치는 정전기장을 발생시키는 두 전극 사이에 대전된 물체를 두고 중력을 극복할 만큼의
전기장을 걸어 물체를 부양시킨다 레이저를 이용해 가열하면 물체는 공중부양한 상태에서 점

.

차 온도가 올라가 마치 태양과 같은 빛을 발산하며 액체로 변하게 된다.

이 박사는 중력이 없는 우주에서는 대류현상이 발생하지 않아 순도 높은 연구가 가능하다 며

"

"

이 우주실험실 구현장치는 천문학적 비용이 소요되는 생물

물리

화학

재료

기계 등의 우

"

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주실험을 효과적으로 수행하는 밑거름이 될 것 이라고 말했다

"

.

특히 고체와 액체를 포함한 다양한 재료를 용기 없이 공중에 띄울 수 있기 때문에 용기와의

접촉에 따른 오염이나 측정 오류 및 측정 신호의 감소 등을 차단할 수 있다 이를 통해 항공우

.

주 철강 군사 세라믹 의료 등 다양한 분야의 물질 연구에 활용될 수 있다는 것이 연구팀

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의 설명이다 또한 초고온 재료의 물성 정보를 구축해 일부 선진국이 독점하고 있는 재료 정

.

보를 자체적으로 확보할 수 있게 돼 신소재 분야 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 전망된다.

이 박사는 우주환경을 이용한 연구는 국가 간 기밀사항이기 때문에 상호 정보교환이 매우 어

"

렵다 면서 우리나라가 우주개발 및 관련 분야 발전을 선도하기 위해서는 우주환경을 이용한

"

"

실험 시스템 구축이 필수적 이라고 강조했다

"

.

김동락 한국기초과학지원연구원 박사팀은 초전도 자석의 자기장을 활용해 우주의 무중력 상태
와 같은 환경을 구현하는 미소중력장치 를 개발하고 있다 미소중력이란 궤도상의 인공위성이

'

'

.

나 자유 낙하하는 엘리베이터 내부에서와 같이 물체에 중력이 작용하지 않는 상태를 의미한

다.

김

박사는

이

미소중력장치

개발에

액체질소

등의

고가의

냉매를

사용하지

않고도

도 이하까지 냉각시켜 고자기장을 발생시키는 무냉매 전도냉각형 초전도 자석

4.5K(-269.15

)

'

'

을 활용했다.

김 박사가 개발하고 있는 미세중력장치는 특정 용기 내부를 산소로 가득 채운 뒤 위쪽에 탑재
된 초전도 자석으로 고자기장을 발생시키면 지구 중력과 자기장의 힘이 균형을 이룬 위치에서

무중력 상태가 만들어진다 이러한 미세중력상태를 이용하면 지구상에서는 중력 때문에 불가

.

능한 순도

의 결정체를 만들 수 있으며 새로운 재료의 합성이나 신약 제조에 활용할 수

100%

있다 또한 지구상에서는 만들기 어려운 단백질체 결정을 제작할 수도 있다

.

.

김 박사는 지구상에 존재하는 물질들에는 미세한 자성이 포함돼 있다 며 고자기장의 힘이 지

"

"

"

구 중력과 상쇄돼 물체의 부상이 가능해지는 것 이라고 설명했다

"

.

그는 또한 미소중력 환경에서는 액체의 대류현상을 억제해 양질의 결정을 성장시킬 수 있기

"

때문에 중력의 영향으로 섞여지지 않아 만들 수 없었던 물질을 합성해 신소재 개발에 응용이

가능하다 고 덧붙였다

"

.

본 기사는 아래 사이트에 실린 기사를 편집한 내용입니다.

※

참고

대덕 인터넷한국일보

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