KRISS, '압력제어 이용' 온도제어 원천기술 세계 최초 개발

정욱철 박사가 압력제어식 온도제어장치를 사용해 주석의 응고점을 실현하고 있다. [사진=한국표준과학연구원 제공]

아주경제 최서윤 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 정욱철 온도센터 박사가 압력조절을 통한 온도제어기술인 ‘압력제어식 온도제어 원천기술’을 개발했다고 14일 밝혔다. 온도제어 기술 중 압력을 이용한 제어기술은 세계 최초이며 속도와 정밀도는 기존 기술로는 달성 불가능한 수준이다.

이 기술은 루프 히트 파이프(loop heat pipe)라는 고성능 열전달장치의 운전원리를 응용한 것이다. 압력과 온도가 연결돼 있는 서로 다른 두 영역을 만들고 압력을 제어하면 연결돼 있는 다른 영역의 온도도 제어되는 특성을 이용했다.

기체의 압력은 온도와 달리 빠르고 정확한 제어가 가능하므로 압력제어식 온도제어기술을 사용할 경우 기존의 열량제어 방식 온도제어기술보다 훨씬 빠른 속도와 정밀도를 가지는 온도제어가 가능하다.

이번에 개발된 KRISS의 압력제어식 온도제어기술은 기존 기술로는 불가능한 순간온도상승 및 하강이 가능하며 0.02℃ 수준의 온도 안정도를 가지는 정밀제어 성능을 보인다.

정욱철 KRISS 온도센터 박사는 새롭게 개발된 압력제어식 온도제어기술을 이용해 231.928 ℃를 정의하는 온도 표준기인 주석의 응고점을 세계에서 가장 정확하게 실현하는 데 성공, 국제온도표준분야에 그 결과를 보고했다.

기존에는 ‘외부 핵생성 방식’이 주석 응고점 실현의 표준기술로 사용됐으나 온도제어기술 한계로 인해 정확도에 논란이 있었다. 하지만 KRISS의 압력제어식 온도제어기술을 적용할 경우 더욱 정확한 ‘내부 핵생성 방식’의 주석 응고점 실현이 가능하다.

KRISS의 기술로 실현된 내부 핵생성 방식의 주석 응고점이 외부 핵생성 방식 대비 약 1만분의 4℃ 더 정확하다는 것을 밝혀내 국제온도표준 분야의 큰 주목을 받았다.

정 박사는 “이번 연구결과는 선진국의 전유물로만 여겨졌던 온도제어 분야에서 KRISS가 독보적 우수성을 가지는 온도제어기술을 최초로 개발했다는 점과 이를 바탕으로 세계에서 가장 정확한 온도표준을 실현했다는 점에서 중요한 의의가 있다"고 말했다.

해당 연구결과는 열전달분야 최고 권위학술지인 국제 열 및 물질전달 학술지(International Journal of Heat and Mass Transfer)와 측정분야 국제적 권위지인 메트롤로지아(Metrologia)에 실렸다. 또 이번 연구 성과 관련 기술은 2013년 2건, 2015년 1건 국내 특허로 등록됐다.