박노근 회원 (영남대) 연구팀, 극저온 / 우주 환경을 관찰할 수 있는 카메라 모듈 챔버 개발 성공

영남대학교 신소재공학부 박노근 교수팀은 지난 2년 간의 노력 끝에 극저온용 카메라 모듈 챔버 개발에 성공하였다. 박노근 교수팀은 한국산업기술평가관리원의 산업소재원천기술개발사업의 지원으로 극저온용 베어링에 대한 연구를 진행하던 중, 극저온 상태에서 보다 정확한 기계적 물성을 평가하기 위하여, 기존에 존재하지 않았던 새로운 평가 방법을 개발하였으며, 이를 활용하여 극저온에서 움직이는 물체를 매우 우수한 해상도로 선명하게 관찰할 수 있게 되었다. 본 개발품은 새로운 물리적 현상을 활용하지 않고, 기존에 잘 알려진 물리적 현상인 액체와 기체의 매질 간의 열 특성 차이, 열전달, 재료 상변태, 특정 파장에 반응하는 필터 등을 재료 공학적, 기계 공학적, 빛의 광학적 측면을 서로 융합하여 새로운 장치를 개발할 수 있었다. 현재 해상도는 약 30 마이크로미터 (0.03 mm) 수준까지 구분이 가능하다(머리카락의 두께가 약 60 마이크로미터).

현재 이 기술을 이용하여 극저온을 포함한 다양한 온도에서 재료의 변형 및 파괴 거동에 대한 연구와 극저온 유체의 유동도 측정, 확산 속도, 충돌 현상 등에 대한 연구에 활용하고 있다. (첨부한 사진의 경우, 기존의 측정법으로 시편의 변형을 평가 할 때, 기계적 오류를 가지고 있어서 정확한 값을 얻을 수 없었으나, 본 개발품을 활용하였을 때, 기계적 오류를 제거하여 재료의 정확한 변형량을 측정할 수 있다.) 또한 본 기술을 활용하여 산업적으로는 제대혈 및 정자 혹은 줄기세포 등의 보관 및 상태 점검을 위한 셀 뱅킹(cell banking) 시장과 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 저장 단지 및 LNG 열병합발전소 등 수송용 파이프 및 저장용 탱크의 안전성 검사를 위한 용도로 활용할 수 있다. 또한 극저온 상태인 우주 관광용 캡슐뿐만 아니라 우주 기지의 외부 관찰이 가능하다. 예를 들면, 우리가 잘 아는 화성은 최고 온도가 영상 35도, 최저 온도가 영하 143도이며, 달의 한낮의 온도는 영상 120도, 밤중엔 영하 80도인 환경에 설치된 우주 기지에서도 머리카락 두께보다 작은 먼지도 선명하게 관찰할 수 있게 되었다.

현재 신소재공학부 학생들과 함께 저가 웹캠(webcam)을 활용하여, 10 cm 이내의 소형화된 카메라 모듈을 개발하기 위한 과감한 도전을 진행하고 있다. 앞으로, 우주의 온도는 약 3 Kelvin, 즉 영하 270도의 환경의 환경에서도 잘 관찰할 수 있는 환경을 개발하기 위해, 액체 헬륨(끓는점 : 영하 269도)을 이용한 추가적인 연구가 필요하다.

□ 그림 설명
그림 1. 액체 질소 내부에 있는 시편의 표면 모습


그림 2. 액체 질소 내부에서 본 개발 모듈을 활용하여 시편의 정확한 변형량 측정에 성공하여, 기존의 평가법을 활용한 결과(오류 포함)에서 오류를 제거할 수 있음


□ 상세문의
영남대 신소재공학부 박노근 교수 (053-810-2534)