'정전기 공중부양 기술'은 우주환경과 유사한 상황에서 일어날 수 있는 일을 사전에 실험할 수 있는 기술이다. 우선 전기장을 걸어 고체를 공중에 띄우고 레이저를 이용해 고체를 가열한다. 고체는 공중부양된 상태에서 점차 온도가 올라가 마치 태양과 같은 빛을 발산하며 액체로 변한다.

이 때 비접촉식으로 공중에 부양된 고온의 액체 물성을 측정한다. 이번 기술 개발로 1500 ℃ 이상에서 철강 재료를 공중 부양된 상태에서 철강소재의 응고 온도 및 과냉각 온도, 물질상태의 변화 온도, 비열과 잠열, 밀도 등에 대한 정확한 특성을 측정할 수 있게 됐다.

또 온도 상승 및 순수 물성 연구에 제한 요인이었던 쇳물을 담아 두는 용기를 없애고 쇳물을 공중에 띄움으로써 1500 ℃ 이상의 고온에서 녹는 상태를 확인할 수 있다. KRISS 관계자에 의하면 이번에 개발한 기술은 기존에 연구 한계로 지적되어 왔던 물질의 상변화 과정을 실시간으로 짧은 시간 내에 관찰할 수 있는 장점이 있다.

이를 통해 시간과 온도에 따른 구체적인 물질의 상변화 경로를 추적할 수 있으며, 가열과 냉각 과정에 따른 물질의 상변화 과정의 차이를 연구할 수 있다. 또한 과냉각 정도와 냉각율을 조절함으로써 새로운 철강 개발에 필요한 물질 상태의 상태도를 확보할 수 있다.
 

▲이근우 박사 ⓒ2011 HelloDD.com

무엇보다 이번 기술 개발로 철강생산의 연속 주조시 쇳물의 초기 응고 단계에서 물성 변화로 인해 철강 표면이 터지는 공정상의 문제 해결뿐만 아니라 불량 감소에도 기여해 연간 수십억 원 이상의 생산비용 절감 효과를 가져 올 것으로 기대된다.

이근우 박사는 "공중부양 장치는 천문학적 비용이 소요될 것으로 예상되는 우주실험을 효과적으로 수행하는데 밑거름이 될 것"이라면서 "포스코의 초고온 철강소재의 물성 측정 기술 개발 과제를 수행하면서 얻어진 경험을 바탕으로 초고온 재료의 물질 특성에 관한 정보를 구축해 일부 선진국이 독점하고 있는 재료 정보를 자체적으로 확보할 수 있다"고 설명했다.

그는 "미국 NASA, 유럽연합의 ESA, 일본 JAXA 등 세계 선진국의 항공우주국에서는 항공우주, IT, 철강, 핵융합로 및 원자로 산업에 필요한 초고온에 견디는 초내열강 물질을 공중부양 장치를 이용해 개발하고 있다"면서 "앞으로 다양한 비접촉식 탐침 기술(X-ray, neutron, raman, 등)의 개발과 항공우주, 철강, 군사, 의료 및 스포츠 산업에 필요한 첨단소재의 발달에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다"고 덧붙였다.

▲연구팀이 공중부양 장치를 이용해 실험을 하고 있다. ⓒ2011 HelloDD.com