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압력으로 온도를 조절할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 온도센터 정욱철 박사가 압력제어식 온도제어 원천기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이는 압력을 이용해 온도를 제어하는 기술로 기존 방식보다 빠르고 정확하게 온도를 조절할 수 있다.

정욱철 박사는 1980년대 옛 소련에서 개발된 '루프 히트 파이프(loop heat pipe)'라는 고성능 열전달장치의 운전원리를 응용했다.

'루프 히트 파이프는 고성능 자연순환식 2상 열전달장치로 현재까지도 인공위성 및 우주선의 열제어 분야에서 사용되고 있다.

정 박사는 압력과 온도가 상호 연결돼 있는 서로 다른 두 영역을 만들고 기체의 압력을 제어하면 연결되어 있는 다른 영역의 온도가 제어되는 특성을 이용했다.

기체의 압력은 온도와 달리 빠르고 정확한 제어가 가능해 기존의 열량제어 방식 온도제어기술보다 빠르고 정확하게 온도를 제어할 수 있게 됐다.

이 결과 압력제어식 온도제어기술은 기존 기술로는 불가능한 순간 온도상승 및 하강이 가능하게 됐고 온도 안정도도 0.02 도 수준으로 매우 안정적인 것으로 확인됐다.

특히 이 기술을 이용할 경우 온도 측정의 기준이 되는 온도 표준기의 정확도를 높이는데 기여할 것으로 기대된다.

현재 온도표준체계는 고순도 시료의 상변화 온도로 정의되는데 이 가운데 231.928 도를 정의하는 중온 온도표준은 주석의 응고점을 정확하게 실현해야 한다.

주석은 물질 고유의 특성으로 인해 최소 20 도에 이르는 온도 변화를 매우 빠르고 안정적으로 제어할 수 있는 기술이 필요하다.

하지만 기존 열량제어 방식은 물체의 온도를 빠르고 정확하게 제어하는데 한계가 있었다.

KRISS는 이번에개발한 압력제어식 온도제어 기술이 4분의 1만 도 더 정확하다는 사실을 밝혀냈다.

정욱철 박사는 "이번 연구로 선진국의 전유물로만 여겨졌던 온도제어 분야에서 KRISS가 독보적인 기술을 보유하게 됐다"며 "세계에서 가장 정확한 온도표준을 실현한 만큼 빠르고 정밀한 온도제어를 필요로 하는 모든 산업분야에서 다양하게 적용될 것으로 기대한다"라고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 열전달분야 학술지인 '국제 열 및 물질전달 학술지(International Journal of Heat and Mass Transfer)'와 측정분야 학술지인 메트롤로지아(Metrologia)'에 각각 게재됐다.