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54 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012
재료 고유의 열확산율 정밀 측정 기술
고체 재료의 열전도율은 대부분 레이저 플래시 법(LF 법)에서 측정한 열확산율과 별도로 구한 비열 용 량, 밀도의 곱으로 계산된다. LF법은 평판 모양 시료의 두께(d) 방향의 열확산율(α)을 레이저광에 의한 펄 스 가열 후 시료 표면의 온도가 상승하여 시료 전체의 온도가 균일하게 될 때까지의 시간(τ)을 방사 온도 계로 측정하여 구한다. LF법은 소량의 시편에 대한 전도성을 불문하고 실온에서 1,000 ℃를 넘는 온도 범 위에서 비접촉으로 신속하게 열확산율을 얻을 수 있는 매우 뛰어난 측정 방법이다. 최근에는 에너지 절약 과 고성능화의 관점에서 전자 기기 등의 열 설계에서 열전도율 수치의 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 이에 일본 산업기술종합기술연구소(AIST)에서는 LF 법 실 측정 장치의 교정을 위한 열확산율 표준 및 표준 물 질의 개발을 진행해 오고 있다.
일본 AIST의 측정 장치는 측정 조건을 이상적인 1차원 열확산 현상에 접근하는 연구와 측정 절차를 정 밀화하였고, 길이․시간․온도의 국가 표준에 대한 평가․교정을 실현했다. 열확산율은 물질 고유의 물성 치로서 측정 조건에 의존하지 않아야 한다. 따라서, 동일 온도에서 펄스 가열 강도를 변화시켜 측정을 반복 하고 펄스 가열 강도에 의존하지 않는 열확산율을 추정하는 측정 절차를 수립했다. 이 단계에서 구한 열확 산율은 두께가 다른 시편에 대해서도 측정 결과가 잘 일치한다. 이것은 물질 고유의 물성치인 열확산율을 측정하는 것을 가능하게 한 것으로 평가된다.
Figure 1. 재료 고유의 열확산율 측정 예(등방성 흑연, 실온).
Figure 2. 열확산율 측정 인증 표준 물질(NMIJ CRM 5804a).
출처 : 産総研 TODAY Vol.12 (2012년 1월 1일)) 작성 : 최 창 식(고등기술연구원)
