자외선에 대한 경화제 반응 및 가시광선 반응 비교

아조벤젠이 혼합되지 않은 경화제 자체만 가지고 자외선 민감도를 조사하는 실험을 수행하였다. 이것을 위해 아조벤젠을 혼합하지 않은 순수한 경화제 Agent 5 (LS2211) 을 광세기 0.916 mW/cm²인 자외선 LED로 동일한 광섬유 브래그 격자에 코팅하였다.

이것을 [그림 3.7]과 동일한 실험구성으로 자외선 민감도를 관찰하였다. [그림 3.13]은 경화제만 코팅한 광섬유 격자를 자외선에 2.5 mW/cm²의 광세기로 30초 노출시켜 측 정한 결과를 아조벤젠 Powder 2와 동일한 경화제(Agent 5)를 혼합하여 코팅한 광섬유 격자의 자외선 민감도 결과를 비교하여 보여준다. 경화제만 사용했을 경우 자외선에 의한 파장 변화는 약 0.45 nm였고, 아조벤젠 혼합물의 경우는 약 2.1 nm였다. 이것으 로 이 혼합물에서 아조벤젠 재료만의 파장 변화 효과는 약 1.7 nm인 것을 확인하였다.

이 실험을 통해 아조벤젠 혼합물에서 아조벤젠뿐만 아니라 사용된 (자외선)경화제도 자외선을 흡수해서 일부의 부피변화를 보이는 것을 확인하였다. 하지만 이 부피변화의 원인이 자외선 흡수에 의한 경화제 내부의 발열반응으로 인한 열팽창 계수의 변화로 인한 것이 아닌지 추후 연구가 필요하다.

또한, 산업현장에서 실제로 사용하였을 때 자연광에서 들어오는 가시광선에 의한 반 응하는지를 확인하기 위해 아조벤젠 혼합물이 코팅된 광섬유 브래그 격자에 자외선을 노출하였을 때와 가시광선을 노출하였을 때 반응을 실험적으로 비교해 보았다 여기서 입사 광선에 대한 파장 이동은 파장 측정범위가 600 nm에서 1750 nm인 광 스펙트럼 분석기(Optical spectrum analyzer, OSA (AQ6319 ANDO Inc.))를 사용하였다. OSA의 사진과 사양은 [그림 3.14]과 [표 3.8]에 나타냈다. 자외선 광은 앞에서 실험한 자외선 램프를 사용하였으며, 가시광선은 파장 범위가 360 nm에서 2600 nm인 빛을 방출하는 광대역 광원(SLS201L Thorlabs Inc.)을 얻었다. 이 광대역 광원의 사진과 사양은 [그 림 3.15]과 [표 3.9]를 통해 알 수 있다. [그림 3.16]은 자외선에 의한 브래그 격자 광섬 유의 파장이 1.16 nm 변화하지만, 가시광선에 노출이 되면 이것의 파장 변화가 거의 없었다. 이것으로 보아 아조벤젠이 가시광선에는 반응하지 않고, 높은 에너지를 갖는 자외선 광에만 반응함을 확인하였다. 결론적으로, 아조벤젠 혼합물을 사용한 자외선 센 서가 현장에서 사용되어도 외부에서 들어오는 가시광선에는 영향이 없어서 자외선 센 서를 사용하는데 전혀 문제가 되지 않는 것을 확인하였다.

그림 3.13 Agent 5와 새로운 아조벤젠 혼합물 파장 변화 비교

(a)

(b)

그림 3.14 광 스펙트럼 분석기의 구성 (a) Front panel, (b) Rear panel

표 3.8 광 스펙트럼 분석기의 사양

그림 3.15 가시광선으로 사용한 광대역 광원 구성

표 3.9 가시광선으로 사용한 광대역 광원 사양

(a)

(b)

그림 3.16 자외선과 가시광선에서의 광섬유 브래그 격자 파장변화 비교 (a) 자외선, (b) 가시광선