국내 연구진, 세계 최초로 성공… ‘액상선 온도’ 정확하게 측정

최근 국내 연구진이 액체 상태의 금속이 고체 상태로 응고하기 시작하는 순간의 온도, 즉 이론상으로만 존재했던 금속 고유의 ‘액상선 온도’를 실제로 측정하는 데 세계 최초로 성공했다. 향후 국제온도표준(ITS-90)을 개선하는 데 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. 
정욱철 한국표준과학연구원 책임연구원 (사진) 연구팀은 표준과학 분야 국제학술지 ‘메트롤로지아’ 4월 4일자에 이런 연구 결과를 담은 논문을 발표했다.  

액체금속 고체될 때 ‘순간 온도’ 포착했다.jpg
우리가 사용하는 온도 값은 1990년 국제도량형위원회가 섭씨 영하 259.3467도부터 영상 961.78도 사이의 표준온도를 정의한 ITS-90을 따른다. ITS-90은 특정 물질의 고유한 상변화 온도 측정값을 기준 온도로 두고, 두 기준 온도 사이의 값은 수식을 통해 결정한다.

그러나 모든 물질은 100% 순수하지 않고 불순물이 섞여 있어 상변화 중에 계속 온도가 변하는 한계가 있었다. 특히 고온에서는 정밀한 온도 제어가 어려워 액상선 온도는 측정 불가능한 값으로 여겨졌다. 정 연구원은 “기존에는 액체 상태의 금속을 식히거나 고체 상태의 금속에 열을 가해 녹이면서 측정해 액상선 온도의 근삿값을 기준 온도로 사용해야만 했다”고 말했다. 
연구진은 상대적으로 쉽게 조절할 수 있는 압력으로 온도를 제어해 액체 상태의 금속이 응고하기 시작하는 순간 냉각을 멈출 수 있는 기술을 독자 개발하고, 이를 이용해 주석의 액상선 온도(231.928도)를 정확하게 측정했다. 그 결과 ITS-90의 주석 기준 온도는 213.928도보다 0.00095도 더 높은 것으로 밝혀졌다. 정 연구원은 “국제적으로 용인될 수 있는 오차 범위를 넘어선다. 향후 ITS-90 개정에 참여할 계획”이라고 밝혔다.(동아일보, 2018년 5월 28일)

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