1. 실험장치
실험장치는 다음 Fig. 5.와 같이 구성되어 있다. 팬텀(phantom)에 Agilent 4284A를 이용하여 전류를 주입하고, Agilent 34870A로 모든 전극의 전압값을 측 정후 GPIB 통신을 이용하여 PC로 측정값을 저장한다. 데이터 수집은 Agilent VEE를 이용하여 제작한 데이터 수집 프로그램을 이용하였다.
Fig. 5. Diagram of measurement system.
1) 팬텀(phantom)
팬텀의 높이는 330mm이고, 내경 80mm의 실린더 모양으로 재질은 아크릴로 되어 있다. 전극은 팬텀 내에 삽입되어 있어 팬텀내의 전해질과 접촉이 되어 있 으며, 전극의 높이는 200mm, 너비는 6mm이고 총 전극수는 32개이다. 본 실험에 서 사용된 전극의 재질은 stainless steel로 11.25° 간격으로 팬텀 내면에 균일하
게 설치되어져 있다. 팬텀에 사용되는 전극은 유동장과 접촉하기 때문에 접촉 임 피던스(contact impedance)를 최소화하기 위해 전극 표면을 매끄럽게 하여 전도 도가 최대한 보장되도록 설계하였다. 그리고 팬텀 내부로 돌출되지 않도록 전극 의 크기에 맞게 내부 편에 홈을 파서 전극간의 영향을 최소화하고 불필요한 부 분이 유동장에 노출되지 않도록 하였다. 다음 Fig. 6.과 Fig. 7.은 팬텀의 단면과 실제 모습이다.
Fig. 6. Cross section of the experiment phantom.
Fig. 7. Experiment phantom.
2) 전기신호 입력방법
팬텀에 전류를 주입하는 장치로는 Agilent사 4284A precision LCR meter를 이용하였다. 이 장치는 원래 정밀소자의 검사에 쓰이는 장치이지만 저주파수 영 역에서 고주파수 영역까지 입력전류의 주파수를 조절하면서 일정한 전류를 흘려 보내주거나 일정한 전위차를 발생시킬 수 있는 기능을 이용하여 측정 시스템의 전류원으로 사용하였다.
전류를 입력하는 방법에는 neighboring method, opposite method, cross method, multi-reference method 및 adaptive method 등이 있다. 이 중 neighboring method는 현재 가장 많이 사용되는 방법이다. 이 방법은 이웃하는
1 Fig. 8. Current patterns.
본 논문에서는 이상의 방법 중 시스템 중심에서의 민감도가 좋고 일정한 크 기의 전류를 이용하여 비교적 쉽게 실험을 수행할 수 있는 opposite method를 선택하였다. 그리고 팬텀의 내부 경계면에 부착된 32개의 전극과 4개의 내부 전 극에서 전압값을 수집하기 위해서 Agilent사의 34970A data acquisition unit을 이용하였다.
3) 내부전극
많은 경우의 원자로심은 봉다발 구조를 가지고 있으며 그 기하학적 구조는 원통형으로 이미 알려져 있다. 봉다발 구조 유동장에서는 기존의 탐침식 방법에 의한 이상유동장 측정은 그 접근성이 매우 제한적이어서 측정이 쉽지 않지만 EIT 기법은 구조물 자체를 탐침으로 전극으로 사용함으로써 접근 제한의 문제를 해소할 수 있다. 이러한 효과를 검증하기 위하여 Fig. 9.와 같은 연료봉 형상의 봉에 4개의 내부전극이 균일한 간격으로 부착된 전극봉을 제작하였다.
Fig. 9. Internal electrodes.