마드리드 카를로스3세 대학교(Universidad Carlos III de Madrid) 연구진들이 복합재료의 열적 특성과 불에 대한 저항성을 분석하기 위해 적외선 측정법을 개발하고 있는 중이다. 이 기술은 복합 재료가 고온에서도 견딜 수 있는 화재 안전성이 필요한 우주항공 엔지니어링 분야와 다른 분야에 적용될 것이다.
재료에 대한 불의 영향을 측정하는 것과 관련된 주요한 문제는, 1,000℃를 능가하여 재료의 실제 온도를 구분하기 곤란하게 만드는 화염 온도에 있다. 추가로, 높은 가스 밀도(이산화탄소, 물 그리고 다른 가스 등) 문제가 있는데, 이것은 불에 대한 영향을 시험 중인 표본에 대한 명확한 이미지를 확보하기가 힘들도록 한다. 이 문제를 풀기 위해, 처음으로 이 방법을 개발했던 마드리드 카를로스3세 대학교(UC3M) 과학자들은 적외선 스펙트럼을 이용하는 측정법을 사용했다. "이렇게 하기 위해, 우리는 온도를 측정할 뿐 아니라 화염의 팬 효과(fanning effects)와 무관하게 측정할 수 있도록 하는 이미지 프로세싱을 위해 스펙트럼적으로 적절하게 세팅된 적외선 카메라를 사용해야 했다."라고 이 논문의 저자 중의 한 명인 마드리드 카를로스3세 대학교(UC3M) 물리학과 종신교수인 Fernando L?pez 교수는 말했다.
Airbus Systems Laboratory와 공동으로 수행되었고 [Measurement Science and Technology] 저널에 발표된 이 연구는, 비행기에 사용되는 유리섬유, 탄소섬유 등의 합성 재료에 불이 어떠한 영향을 미치는 지를 반드시 알아야하는 항공산업에 적용될 것이다. 더욱이, 이 기술은 철도와 육상 교통 또는 주택에서의 화재 안전성 등과 같이 불에 대한 재료의 저항성이 아주 중요한 분야에 적용될 수 있을 것이다.
이 측정방법을 사용하는 것의 장점은, 재료에 거의 영향을 미치지 않으면서 거의 즉시(밀리 초 단위로) 그리고 화염이 존재하면서 다른 측정시스템의 사용이 불가능한 극한의 조건에서 사용가능하다는 것이라고 연구진들은 설명했다. L?pez 교수는 다음과 같이 말했다. "중요한 목표는 화염에 의해 숨겨진 부분을 포함해서 전체 표면에 대해 샘플의 실제 온도에서 신속하게 정밀하게 측정이 가능하며 이것을 원거리에서 진행할 수 있는 것이다. 이것이 시간문제에 대해서는 거의 전부이며 시간에 따른 온도의 증감을 고려하는 것이다."
마드리드 카를로스3세 대학교(UC3M)의 적외선 실험실(Laboratorio del Infrarrojo, LIR, Infrared Laboratory)의 연구진들에 의해 현재 시행 중인 다른 연구 작업 중에는, 이미지에 대한 적외선 분석을 통하여 방사율, 열 확산성 그리고 전도도와 특정 열 상수 등과 같은 재료의 열 동역학적 매개변수를 원거리에서 측정 가능케 하는 방법이 포함되어 있다. 추가로, 그들은 불이나 다른 이유로 인해 발생되는 재료의 표면 아래의 숨겨진 불량을 검지하기 위해 그들의 연구를 적용하는 방법을 검토하고 있는 중이다.
부산물에 의해 더렵혀진 화염 상태에서 온도를 측정하는 작업에는 매우 정밀한 방법으로 계산되어야만 하는 강한 적외선 흡수 및 방출 요소가 포함되어 있다고 연구진들은 밝혔다. 이 기술은 마드리드 카를로스3세 대학교(UC3M)의 적외선 실험실(LIR)이 전문적 역량을 보유한 스펙트럼적 방법이며, 이 기술은 파장에 의존하는 특성에 기반을 둔 방식이다.
출처: 경기과학기술진흥원
자료출처: physorg.com
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