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선박 대형화 추세에 따라 최근 많이 건조되는 1만 2000 TEU 급 컨테이너선에는 70㎜ 두께의 철판이 사용되는데, 향후 1만 6000 TEU급까지 규모가 커질 경우 80㎜ 강판이 사용될 예정입니다.

TEU는 길이 20ft의 컨테이너 박스 1개를 나타내는 단위이며, 컨테이너 전용선의 적재용량은 TEU단위로 표기합니다.

즉 1만 6000 TEU 컨테이너선은 우리가 일상적으로 볼 수 있는 컨테이너 1만 6000개를 적재할 수 있다는 뜻입니다.

한국원자력연구원 중성자과학연구부 우완측 박사와 성백석 박사는 지난 2007년부터 4년간에 걸친 연구개발 끝에 연구용원자로 하나로(HANARO)에서 생산된 중성자를 이용해서 80㎜ 두께 철판까지 검사할 수 있는 세계 최대 투과력을 가진 중성자 잔류 응력 측정 장치(RSI; Residual Stress Instrument)를 개발했습니다.

실험 중인 70㎜ 두께 철판

실험 중인 시편과 중성자 조사용 슬릿


중성자의 회절 특성을 이용한 중성자 잔류 응력 측정 장치는 다른 비파괴 검사 장치에 비해 검사 가능한 철판 두께가 가장 두꺼운 검사 장치로, 지금까지는 영국 ISIS의 중성자 잔류 응력 측정 장치가 60㎜ 두께의 강관 검사에 성공한 게 최고였습니다.

연구팀은 중성자 빔 세기를 극대화하고 퍼짐을 방지함으로써 이보다 20㎜ 더 두꺼운 80㎜의 철판을 검사할 수 있는 장치를 개발했습니다.

지금까지는 이처럼 두꺼운 철판을 검사할 수 있는 장치가 없어서 재료의 건전성을 정확히 검사하기 힘들었습니다.

이번에 원자력연구원이 개발된 장치로 80㎜ 두께의 철판까지 검사함으로써 국내 조선업체들이 건조하는 선박의 물리적 안전 특성을 정확하게 파악해서 설계에 반영할 수 있게 됐습니다.

이번에 개발된 중성자 잔류 응력 측정 장치는 선박 건조용 철판, 원전 핵심부품 용접부의 응력 분포 및 결함 여부 검사 등을 통해 산업 재료의 구조적 안전성 확립이 향상될 것으로 기대되고 있습니다.

 연구팀은 포스코의 의뢰를 받아 대형 컨테이너선에 사용되는 80㎜ 두께의 후판강재부 및 용접접합부의 잔류 응력 측정 및 미세구조를 분석하는 위탁과제를 수행 중입니다.

이번 측정 장치를 통해 원자력 발전소의 원자로 압력용기 용접 부위의 잔류 응력을 측정해서 원전의 안전성을 향상시키는 데도 장치를 활용할 계획입니다.

또 개발된 장치를 국내외 연구자들에게 개방해 산업체, 대학 및 연구소에서 잔류 응력 측정 업무를 의뢰받아 수행할 예정입니다.

<하나로(HANARO)와 연결된 빔 조사부, 검출기>

연구용 원자로 하나로와중성자 잔류 응력 측정장치

중성자 빔 라인과 시료 테이블 및 검출기


 용  어  설  명

잔류 응력 :
재료 자체에 내재된 불균일한 힘의 분포. 대부분의 산업용 소재들은 부품 내부에 유해한 잔류 응력을 가지고 있으며 이는 갑작스런 균열, 파괴 및 수명 단축 현상을 일으킨다.

중성자 잔류 응력 측정장치 :
중성자를 사용해서 재료를 구성하는 원자들 사이의 거리로부터 잔류 응력을 측정해서 재료의 비파괴 검사에 이용하는 장치. 자동차, 항공기, 철강 및 조선업 등의 각종 기계 부품 균열, 피로, 파단 현상을 규명하는데 쓰인다.

회절(diffraction) :
빛과 같은 파동이 장애물(물질)을 만났을 때 물질 내부의 원자들 사이를 투과하면서 뒤쪽으로 휘어져 도달하는 현상. 회절 무늬를 분석하면 물질의 성분과 위치에 대한 정보를 얻을 수 있다.

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'2011 여성과학기술자상'에 강정수 가톨릭대 교수(이학부문)와 이연희 서울여대 이연희 교수(진흥부문) 선정됐습니다.

강정수 교수

이연희 교수


강정수 교수는 다양한 첨단 방사광 분광법을 사용하여 전자 간 쿨롱 상호작용이 큰 전이금속 원소나 희토류 원소를 포함한 강상관 자성 물질계의 전자구조와 스핀구조를 결정하고, 전자구조와 나노스케일의 상분리 현상과의 상관성을 규명하여 국제적으로 우리나라 과학기술의 위상을 제고한 공로를 인정받았습니다.

이연희 교수는 아시아 소재은행 네트워크(ANRRC) 구축 및 초대회장, 국제소재은행학회(ISBER) 아시아대표, OECD의 연구자원 국제기구(SciColl) 창설 추진위원으로 활동하여 한국의 연구소재은행에 관한 현황을 널리 소개함으로써 세계선진국들과 대등한 발전을 이루어 국가 과학발전의 위상을 제고하는데 핵심적인 역할을 담당한 점을 인정받았습니다.

올해로 11회를 맞는 여성과학기술자상은 △이학 △공학 △진흥 부문에서 매년 1명씩 선정하며, 수상자에게는 교육과학기술부장관상과 포상금 1000만 원이 수여됩니다.

올해는 공학부문 수장자는 나오지 않았습니다.

  <강정수 교수>

● 주요업적 : 방사광 분광법을 이용한 강상관 자성 화합물의 전자구조 연구
강정수 교수는 다양한 첨단 방사광 분광법을 사용하여 전자 간 쿨롱 상호작용이 큰 전이금속 원소나 희토류 원소를 포함한 강상관 자성 물질계의 전자구조와 스핀구조를 결정하고, 전자구조와 나노스케일의 상분리 현상과의 상관성을 규명하였다.
강상관 자성체의 전자구조와 자기 물성의 규명을 위하여 방사광을 이용한 연구를 수행하였다. 특히 포항 가속기연구소에서 개발한 방사광-주사광전자현미경을 활용한 묽은 자성반도체에 대한 연구는 이 물질계에서의 상분리 현상을 직접 관찰한 세계 최초의 연구로서, 물리학 분야의 최고 권위 학술지인 Physical Review Letters에 게재되어 세계적으로 많은 주목을 받았다. 이러한 방사광 연구를 자기원형이색성 분광법에 확장시켜 페로브스카이트, 스피넬, 델라포싸이트 등의 다양한 강상관 자성화합물에서의 나노스케일 상분리 현상과 전자구조 간의 상관성을 규명하였으며, 이러한 연구결과들을 Physical Review B, Applied Physics Letters 등 응집물질물리 분야의 대표 학술지에 지속적으로 발표하여 많은 피인용도를 기록하고 있다.
강정수 교수는 방사광을 활용한 강상관 자성체에 대한 전자구조 연구 결과들을 지금까지 7편의 Physical Review Letters와 44편의 Physical Review B를 비롯한 140여편의 SCI 학술지에 발표하여, 이들 물질계의 전기적, 자기적 특성 이해에 큰 기여를 하였다.

● 학력
▶1976. 3 ~ 1981. 2   서울대학교, 물리학/학사
▶1982. 9 ~ 1984. 8    Iowa State University, Physics/MS
▶1984. 9 ~ 1989. 9    University of California at San Diego, Physics/Ph. D

● 주요 경력
▶1989.10 ~ 1996.02   산업과학기술연구소(現 포항산업과학연구원) (주임연구원, 책임연구원)
▶1996.03 ~ 현재        가톨릭대학교 (조교수, 부교수, 교수)
▶2004.08 ~ 2005.07   미국 Rutgers대학교 방문(Distinguished Visiting Scholar)
▶2006.12 ~ 2008.12   방사광 가속기 운영위원회 (운영위원)
▶2007.01 ~ 현재        한국자기학회 편집위원회 (편집위원, 편집이사)


  <이연희 교수>

● 주요업적 : 여성과학자 및 연구소재은행 육성
이연희 교수는 국가 생명자원 인프라를 구축하고 국제 네트워크를 활발히 하여 우리나라 연구소재은행이 국제적으로 인정받을 수 있도록 육성하였으며, (재)연구소재중앙센터 센터장을 역임하면서 우리나라 전체 연구소재은행의 85%를 차지하는 교육과학기술부 연구소재은행을 육성하여 현재 중앙센터, 5개의 거점센터, 36개의 소재은행을 통합 관리하는 시스템을 제작, 국가생명자원인프라를 구축하였다.
또한, 아시아 소재은행 네트워크(ANRRC) 구축 및 초대회장, 국제소재은행학회(ISBER) 아시아대표, OECD의 SciColl 창설 추진위원으로 활동하여 한국의 연구소재은행에 관한 현황을 널리 소개함으로써 세계선진국들과 대등한 발전을 이루어 국가 과학발전의 위상을 제고하였다.

● 학력
▶1984.09~1988.08     캘리포니아주립대학(UCLA), 생화학 박사
▶1980.03~1982.08     서울대학교 자연과학대학, 미생물학과 석사
▶1976.03~1980.02     서울대학교 자연과학대학, 미생물학과 학사

● 경력
▶1990. 03 ~ 현재      서울여자대학교 생명환경공학과 교수
▶2008. 04 ~ 현재      재단법인 연구소재중앙센터 센터장
▶2009. 05 ~ 현재      세계소재은행학회 (ISBER) 아시아대표
▶2009. 01 ~ 현재      OECD SciColl (연구자원국제기구) 설립추진위원
▶2010. 10 ~ 현재      아시아소재은행 네트워크 (ANRRC) 초대회장


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신용카드 결제 증빙서류인 종이영수증은 발행에 따른 자원 낭비와 비용 증가, 개인정보 유출, 환경호르몬 등 다양한 문제를 일으키고 있습니다.

이에 따라 카드사 등에서 영수증 발행 자체를 줄이거나 종이영수증을 대체할 수 있는 부가서비스를 해보기도 했지만, 사용자의 불편과 추가적인 통신 인프라 필요성 등으로 보편화되지 못했습니다.

현재 스마트폰 등을 통해 일부 서비스되고 있는 기존 모바일영수증 기술은 특정 통신사와 일부 카드사의 신용카드를 사용하는 경우에만 제공되는 서비스입니다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 BC카드와 KT, SK플래닛 등과 공동으로 종이영수증의 발행과 보관이 필요 없는 '스마트영수증 공통규격 및 관련기술'을 개발했습니다.

연구책임자는 조현숙 ETRI 지식정보보안연구부장입니다.

이번에 개발된 스마트영수증 기술은 통신사, 카드사, 결제대행업체(VAN사) 등 결제인프라 사업자에 의한 추가 인프라 구축과 서비스 적용을 최소화하고, 가맹점에 설치된 NFC결제기와 사용자의 스마트폰 만으로 서비스가 가능합니다.


고객은 결제가 완료되면 자신의 스마트폰을 결제기에 접촉하는 형태로 전자영수증을 발급받을 수 있어, 기존 종이영수증 대비 빠르고 편리하게 이용할 수 있는 장점을 확보했습니다.

이번 스마트영수증 기술은 사용된 결제수단(현금, 신용카드, 직불카드, T-cash 등)의 카드사나 통신사에 관계없이 NFC결제기가 설치된 가맹점이면 고객이 원할 경우 스마트폰을 통해 현장에서 즉시 전자영수증을 발급받을 수 있습니다.

또 스마트영수증 기술은 기존 관련기술과의 안정적 연동성을 확보했습니다.

현재 지식경제부 산하 기술표준원에서 국가표준화(KS) 절차를 밟고 있는 한국형 모바일카드의 기술규격과도 연동 가능하고, 이동통신사들이 자체 보유한 모바일 규격과의 연동 시험도 최근 성공리에 마쳤습니다.
ETRI 및 공동개발업체는 현재 스마트영수증 규격을 검증하기 위한 시제품을 개발 완료한 상태로, 이번 기술을 오는 28일 서울 코엑스에서 열리는 '지식정보보안 R&D성과물 전시회'에서 공개됩니다.

내년 상반기 중 관련기술에 대한 표준화 작업과 상용화에 필요한 추가기술 개발을 완료할 예정입니다.

ETRI는 이번 스마트영수증 기술 개발에 따른 신규 부가서비스 기술도 확보할 계획입니다.

고객의 스마트폰에 축적된 전자영수증 정보를 활용하여 소비패턴, 선호상품, 생활공간 등의 개인 소비정보를 외부 서버에 유출하지 않고도 스마트폰에서 직접 추출해 가공 및 분석하는 '개인비서서비스'를 제공받을 수 있는 플랫폼이 현재 개발 중입니다.

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APG-63(v)3 기수 레이더

레이더에 정확도가 1초(1초=1/3600도)인 각도 측정기를 부착하면 최적의 조건일 경우 1000km 밖에 있는 5m 크기의 물체를 구분할 수 있고, 그 크기까지 파악할 수 있습니다.

즉, 각도 측정기의 성능이 좋을수록 날아오는 작은 미사일도 정확하게 확인할 수 있는 것입니다.

각도센서는 미사일이나 레이더와 같은 군사시설의 성능을 결정하는데 핵심 요소로, 분해능이 1초보다 작은 고성능 각도측정기의 경우 제품의 수출입뿐만 아니라 기술 공개도 엄격히 통제되고 있습니다.

F-15K 기수에 장착된 레이더

지금까지 국내의 각도 센서 제작 기술은 수십 초의 분해능을 구현하는 데 그쳤습니다.

각도 측정기는 군사용 뿐만 아니라 로봇, 공작 및 측정기계에도 필수적인 부품입니다.

각도 측정기의 신호를 바탕으로 기계의 움직임을 제어하고 조작도 가능하기 때문에 정밀한 기계나 로봇의 경우, 정밀한 측정기는 필수적입니다.

특히 수술용 로봇의 경우 마이크로미터 단위로 미세하게 움직여야 하기 때문에 초정밀의 각도 표준기를 활용한 교정이 항시 이루어져야 합니다.

회전각 센서 모듈의 세계 시장규모는 2011년 기준 약 1.3조 원(12억 달러) 규모로, 연평균 성장률은 서비스 로봇 부분이 연 20% 이상, 산업용 로봇 11%, 자동화 부분이 연 11.5%, 국방부분이 8.1%로 추정됩니다.

특히 정밀한 고속 작업을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 제조, 조립 등의 산업용 로봇 분야는 회전각 센서 모듈을 더욱 고성능화 하고 있는 추세여서, 관련 분야가 더욱 고부가가치 산업으로 부각될 전망입니다.

□ KRISS(한국표준과학연구원) 길이센터 김종안 박사팀이 군사 전략물자로 분류되어 수출입이 엄격히 제한되고 있는 초고정밀 각도 표준기 개발에 성공했습니다.

연구팀은 0.005초 이하의 분해능을 가진 회전스테이지에 부착된 정밀 눈금판의 회전각을 광센서로 읽어 제어할 수 있는 각도 표준기를 제작했습니다.

12개의 센서에서 읽은 신호에 자가 교정법을 적용하면 신호의 오차를 분리할 수 있어 오차가 제거된 회전 각도를 알 수 있는 원리입니다.

이번에 개발한 각도 표준기는 현재 상업적으로 구입할 수 있는 가장 좋은 각도 센서 보다 10배 이상 정확한 각도를 측정할 수 있습니다.

정밀한 각도 센서를 제작하기 위해서는 가공, 평가, 개선과정을 거쳐야 하는데, 이번 기술개발을 통해 평가 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

이런 정밀 평가능력이 확보되었기 때문에, 이 기술을 정밀한 각도 눈금 원판의 제작에 활용하면 기존의 각도 센서보다 정확한 센서를 제작할 수 있게 됐습니다.

이번 연구로 정밀한 각도 표준을 확보하였기 때문에 이를 바탕으로 고정밀의 각도 눈금 원판의 제작이 가능해졌고, 산업체가 이 정밀한 원판을 사용해 센서를 제작하면 수입이 불가능 했던 고성능 센서를 국산화할 수 있게 됩니다.

연구팀은 정밀한 각도 눈금 원판의 제작 기술을 보완하여 정밀 모터를 제작하는 업체에 기술을 이전할 예정입니다.

또한 개발한 각도 표준기를 이용해 정밀 각도 센서의 교정과 평가 서비스도 실시할 예정입니다.

개발한 각도 표준기를 활용해 각도 센서를 교정하는 김종안 박사

 

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