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융통성있게 선택하여 변형가능한 구조(ASDS)란 기계류 제조 및 건물 건축을 위한 전혀 새로운 종류의 부착 유닛을 말한다. ASDS는 “필요한” 특정한 방향으로는 손쉽게 변형되면서도 또다른 방향으로는 견고함을 유지하는 특성을 지니므로, 옥외의 도로에 이를 설치할 경우 조절능력을 발휘하는 동시에 정해진 가변적 구조의 형태를 유지할 수가 있다.ASDS를 활용한 신설 지역에 대한 연구, 소프트웨어의 개발, 자재 및 기술 관련 문제점의 조사.
커팅 및 패키징 문제의 해결을 위한 전혀 새로운 노하우를 제공하고자 한다.활용분야는 다양하다.
광물질 섬유 및 무기접착제를 기반으로 한 생태학적으로 무해한 단열재의 생산을 위한 구조 및 기술을 개발하였다. 이제 대기업 및 외국의 선진기업들이 생산해 온 거품상 수지와 광물질 울(wool) 성분 및 polymeasure 접착제를 기반으로 한 재래식 단열재로는 생태학적 무해성과 화재에 대한 안전성을 요하는 현대사회의 요건을 더 이상 만족시키지 못하게 되었다.광물질 섬유와 무기질 접착제를 기반으로 한 생태학적으로 무해한 재료로 제조되며, 재래식 기법으로 제조된 자재보다 효율이 뛰어난, 내화성을 갖는 경량 단열재의 개발.
일반적으로 건축물의 구조를 강화할수록 지진에 대한 저항성은 개선된다. 본인들은 지진에 대한 건물의 반응을 완화시켜 주는 건축공법을 제안하고자 하는데, 이 특수공법은 매우 간단하며 지진 발생 중에는 건물의 경직된 물리적 특성을 바꾸어 준다.본 시스템은 내지진성 건물의 건축에 사용될 수 있다.
전통적으로, 설계상의 반응 스펙트럼은 강력한 motion accelerogram에 힘입어 구축되어 왔다. 하지만 여러 지역의 경우, 실제 accelerogram을 확보하지 못한 경우가 많다. 본 모델은 발생할 것으로 예상되는 지진과의 magnitudal 거리 및 hypocentral 거리에 관한 ground motion 파라미터의 통계적 기능을 기초로 작성되었다. 현재 특정한 지역 및 확률적인 반응 스펙트럼을 기반으로 한 여러가지 인공적인 accelerogram들이 개발되고 있다.본 모델은 건축 설계 시 지진으로 인한 부하를 결정하는데 사용될 수 있다.
IPE RAS에서 실시된 수많은 실험의 결과, 수중에서 주기적으로 방출되는 약 0.5 j의 에너지를 갖는 펄스는 강력한 살균효과를 내는 사실이 밝혀졌다. 이러한 살균효과는 다음 관찰결과를 근거로 밝혀졌다: 미생물로 인해 물이 오염된 경우에, 수중에 에너지 펄스가 방출되자 이 미생물은 사멸하였다. 테스트는 대장균을 사용하여 실시하였다. 이 테스트는 실험실 조건하에 실제 물속에서 실시되었다(장소는 세인트 피터즈버그의 “포도카날”). 정화의 순도는 전기방전의 구체적인 에너지값에 의해 결정된다. 약 3-5 I/cm3의 에너지값에서는 박테리아의 농도가 약 5-6배만큼 감소하였다(N0=106 l/l, Nk, 31/1) . 살균효과는 다음 몇가지 인자의 활성에 의한다: 직접적인 방출 및 이로 인해 물 속에 생성되는 성분(수화된 전자, 활성 래티컬), 방출시에 생성된 UV 방사선의 광분해로 생성된 산물, 기계적 파동과 cavitation의 작용. 실험을 통해 이러한 작용은 최초 물속에 박테리아가 존재했었는지와는 무관하게 장시간(수개월에서 1년까지) 지속됨이 밝혀졌다. 이러한 방출이 수중에 포함된 순수하지 않은 유기물질에 미치는 작용에 대한 데이터가 수집되었는데, 방출의 영향으로 인해 H2 및 CO2와 같은 불순물은 제거되었다.개발된 기술은 낮은 유속을 나타내는(병원, 요양소, 바다 및 강배) 폐수처리시설, 소규모 수영장 용의 급수시설 및 액상식품의 정화처리에 응용할 수 있다.
단시간용 전기공급장치는 정전 시 현재시간의 기억을 위한 전압을 공급하거나, 전기물리학적 장치(예: 토카막 및 아크 가스등)용의 전원공급 시스템 및 전기식 수송수단 등에서 중요한 역할을 한다. 플라이휠은 금속을 주조하여 제조되며 일반적으로는 에너지 저장을 위한 부품으로 사용된다. 비활성 에너지 저장장치를 개량하는 방법은 크게 다음 두 가지로 나누어진다. 첫번째 방법은 비교적 낮은 질량 지수(g/J)를 갖도록 에너지 전달 장비용의 플라이휠을 제조하는 것이다. 본 연구소에서는 실험용 텅스텐 플라이휠을 제작하였다(질량: 4t, 직경: 1820mm, 회전속도: 6000 rpm). 이를 제작하기 위해서는 특수한 기술을 개발해야만 했으며 또한 수준높은 티타늄 주조기술이 필요했다. 두번째 방법은 설치된 한 개의 플라이휠에 축적되는 에너지의 양을 최고수준까지 높이는 일이다. 현재로서는 수평설치된 회전속도 3000rpm의 강철합금제 플라이휠에 저장될 수 있는 최대 에너지량은 109joule 을 넘지 못한다고 알려져 있다. 본 연구에 사용된 플라이휠들은 “Izhorskie Zavodi” 주식회사에서 제작하였다(이 5개 플라이휠의 중량을 전부 합하면 81t이다).플라이휠의 가능한 용도에 대해 분석하고 적절한 제작기술 및 설계기법을 개발해 냄으로써, 수평 및 수직 설치 시에 공통적으로 최소 (3-4) 109 joule이상의 에너지를 축적할 수 있게끔 강철제 플라이휠의 크기를 확대할 수 있다.
금속제 실린더 라이너(내부에는 조사할 샘플(흑연, 텅스텐 따위)이 들어 있다)를 통해 전류 펄스(최고 10MA의 크기)를 통과시킴으로써 압력 펄스(최대 20Gpa)를 생성할 수 있다. 현재는 고압 및 고온(최고 10000k) 조건 하에서의 열역학적 특성 및 상 전이를 연구하기 위한 방법을 개발 중에 있다. 폭발성 물질을 필요로 하는 충격부하기법과 비교했을 때, 제공된 기법에는 몇 가지 장점이 있는데, 그 중 가장 중요한 것들은 다음과 같다. - 압력 펄스가 장시간 지속됨으로써(40-100ms, 충격부하기법의 0.1-1 ms와 비교해 보라) 유사정적(quasistatic) 부하조건을 구현해 준다. - 폭발성 물질을 사용하지 않고도 실험실 조건 하에서 조사를 수행할 수 있는 기회를 제공한다.결정 수준에 해당하는 1-100 마이크로미터의 크기를 갖는 미세한 다이아몬드 분말이 함유된 매우 견고한 재료의 생산 및 새로운 특성을 갖는 재료의 생산기술을 개발.
최고 60kA의 연속전류 및 20kV의 전압 조건에서 작동되는 고출력 보호회로 차단기 및 접속 스위치에 대한 실험용 모델을 개발하고 테스트하였다. 이 독특한 장비의 장점은 최고 60kA까지의 큰 값을 갖는 안정된 전류조건에서 신속하게 작동할 수 있다는 점인데, 현재 이와 유사한 장비는 세계 어느 곳에서도 판매되고 있지 않을 뿐만 아니라, 여러 가지 전기물리학적 및 공업적 용도의 전원공급장치에도 이용할 수 있다(예: 통제환경 하의 융합 반응).대용량의 전기물리학적 및 공업적 용도의 전원공급장치 (예: 통제환경 하의 융합반응)에 작용하는 대량의 안정된 전류 조건하에서도 작동 가능한 고출력 보호회로 차단기및 접속 스위치의 개발 및 테스트. 앞으로 본 고출력 보호회로 차단기 및 접속 스위치에 대한 자세한 안내자료를 공개할 예정이다.
진공상태에서의 방전현상은 여러가지 기술에 응용된다. 완성된 방전 메커니즘의 수많은 용도에 대해서는 “Handbook of Vacuum Arc Science and Technology, Fundametals and Applications”(Ed. R.L. Boxman, D.M. Sanders, and P.J. Martin Nouyes Publications, Park Ridge New Jersey, USA, 1995)에 설명되어 있으며, 불완전 방전(폭발성 전자 방출)에 대해서는 G.A. Mesyats와 D.I. Proskurovsky의 저서 “Pulsed Electrical Discharge in Vacuum”(Berlin Heidelberg, Springer Verlag, 1989)에서 자세히 다루고 있다. 방전 중에는 전극이 부식을 일으키며, 전극 플라즈마가 생성되어 전극의 간극을 채움으로써 방전에 필요한 전도성의 매질을 형성한다. 불완전 방전의 경우에는 전극 플라즈마가 전체 갭을 채우지 않았을 경우에 한해 방전 다이오드에 높은 전위차를 가할 수 있다.펄스를 이용한 X선 및 전자빔 소스, 낮은 추진력을 갖는 플라즈마 제트 마이크로엔진.
전기유압식 처리에 사용되는 장비 및 기술은 수중에서의 고압 스파크 방전에 의해 발생되며 높은 펄스 특성을 갖는 유압의 활용을 기반으로 하고 있다. 이 기술은 한편으로는 높은 펄스 출력을 내는 디바이스(레이더 따위)용으로 설계 및 생산된 장비(부품)에 바탕하고 있으며, 다른 한편으로는 열핵융합 프로그램의 연구를 위해 개발된 고출력방전의 원리를 기반으로 하고 있다. 기술적인 작업순서는 다음과 같다.a) 콘크리트나 돌에 드릴로 구멍을 뚫는다. b) 이 구멍에 물을 채운다(약500 g).c) 구멍에 방전 갭 뇌관을 삽입한다.d) 50-150kJ의 방전 에너지를 갖는 펄스 전압을 가한다.핵발전소의 해체, 도시지역의 낡은 건물 재건축, 낡은 콘트리트 블록의 해체, 도로 및 터널 공사 등.
예비 연구를 통해서는, 강력한 펄스 레이저에 의한 조명 소스 및 컴퓨터화된 수신 채널을 채용한 시스템을 제작함으로써 수중 TV 시스템의 가시청 범위를 대폭(10배까지) 개선할 수 있음이 확인되었다. 가시청 범위를 확대하기 위해서는 수신 채널을 통해 후면으로의 산란을 유발하는 노이즈의 영향을 완화시키는 한편 수신된 데이터를 컴퓨터로 처리함으로써 조명을 좁은 각도로 집중시켜, 물의 “투명도창(the window of transparency)”과 일치하는 방사 스펙트럼으로 쏘아 주면 된다. 광학적인 위치(optical location) 및 컴퓨터를 함께 이용함으로써 PC 모니터상에 대상의 이미지 및 거리, 1차적 크기, 방위각 등이 표시되도록 할 수 있으며, 이러한 정보들을 모조리 이용함으로써 작업대상에 대한 장비와 기기의 상대적 위치를 결정할 수 있다.수중의 상황을 관찰, 작업 목표 및 기기의 원격제어에 따라 수중에 있는 장비의 위치를 확인, 수중의 파이프 경로에 따른 바닥면의 맵을 작성, 항해 시의 안전을 위한 활용, 작업 중 프로펠러의 상태를 제어, 기타.
방전식 투발장치(launcher)의 주요부품으로는 전극시스템이 설치된 고강도의 방전실, 가스 펌프 시스템, 방전실과 가속 채널을 구분해 주는 다이어프램 유닛 등이 있다. 실험에 사용된 특성값 수치에서도 알 수 있듯이 이 다이어프램 유닛에는 다음과 같은 높은 수준의 강도와 품질이 요구된다: 최고 40MPa의 초기압력, 최고 1,000 MPa의 방전실 압력, 최고 25kV의 전원전압, 최고 2MA의 방전전류. 본 방전식 투발장치는 최신기술이 집약된 독창적인 전기물리학적 장치이다.현재 초고속 투발장치를 실험할 때는, 여러 개의 impactor와 여러 종류의 대상물체 등 복잡한 설계를 포함하는 가속 물체들 사이의 상호작용을 연구하기 위한 프로젝트를 수행하게 된다. 또 기존의 투발장치 주위에 관련 시설을 설치하기 위한 프로젝트가 개시되었는데, 이 시설을 이용하면 비교적 적은 질량(1g)을 갖는 물체를 최대 10km/s 이상의 속도로 가속시킬 수 있다. 고체물리학, 제한상태의 물질에 관한 물리학 및 여러가지 물질의 상 전이를 다루는 물리학 등 제 부문에서는 이와 같은 투발장치를 이용함으로써 기본적으로는 더욱 수준높은 연구를 수행할 수 있다.
대용량 에너지 저장장치는 IPE에서 처음 제작되었는데, 고밀도의 매질조건에서 강력한 전류방전을 다루는 실험을 할 때에 역시 강력한 전류 펄스를 공급할 목적으로 설계되었다. 또한 E7-25는 레일건의 공급, 전기방전식 고체투발장치 및 초고압조건의 실험이나 기타 물리학 연구에도 활용된다. 저장장치의 특성 프로젝트 진행시의 결과 실제작업투입시저장 에너지, MJ 17.2 9.0충전전압, Kv 25.0 25.0단락회로에서 방전전류의 진동수 8.0 8.0최대방전전류, MA 10.0 10.0현재 최대누적치, A²sec 5 10^9협력 가능 분야들:1) E7-25 저장장치만이 지닌 가능성을 활용하여 고객의 요구에 부응한 공동 실험을 수행한다. 2) E7-25 저장장치의 개발 및 작동 중에 유일하게 IPE RAS에서만 수집하여 보관하고 있는 연구결과들을 이용하여 고객의 요구에 맞춘 펄스 출력 소스를 개발한다.
본 전기역학적 컴포넌트는 RAS의 IPE에서 처음으로 제작되었으며, 펄스 소재(pulse material)를 압축하거나 초고압을 발생시키기 위한 용도로 이용된다. 압력은 초고압 전류가 양호한 통전성을 갖는 소재로 제작된 원통형 도체(직선형)를 따라 통과하는 지점에 위치한 z-pinch 스키마상에서 생성된다. 한편 컴퍼넌트에 연결된 E7-25 대용량 에너지 저장장치는 펄스 전류의 소스 역할을 하며, 최대 전압이 20kV일 때 10MA의 펄스 전류값을 얻는 것을 목표로 하고 있다. 본 컴포넌트는 실험조건하에서 최대 10GPa의 전기역학적 압력을 생성하지만, 금속증기팽창(metal vapor expansion) 시에는 추가로 기체역학적 압력이 발생될 수 있다. Z-pinch 효과에 바탕한 기타 컴포넌트와는 달리, 본 컴포넌트는 최장 100초 동안 높은 압축압력을 생성시켜 줄 수 있다. 또한 이 컴포넌트를 이용하면 정적부하조건과 유사한 고온고압 하에서의 물질의 상 전이에 대해 세밀하게 연구할 수 있다.- 탄소, 텅스텐, 보론의 질화물 및 기타 물질의 상 전이.- 초강성물질 제조 기술 부문의 연구 개발.- 고밀도 매질에서 강력한 전류의 방전을 연구하기 위한 전기역학적 컴포넌트.
사실상 세계 전 지역에서는 필요한 수자원의 부족으로 고통받고 있다. 이와 같이 과량 혹은 다량의 광물을 함유하는 물의 생산에 관한 복합적인 문제는 수 처리에 전기투석 기술을 응용함으로써 해결할 수 있을 것이다. 그동안 전기투석 기술을 도입하지 못했던 이유는, 많건 적건 염을 함유한 물을 정수할 때 전극이 급속도로 부식되는 현상 때문이었다. 여러 종류의 전기분해장치 및 전기투석기에 고가의 백금 코팅 전극 대신 이리듐으로 코팅된 전극을 사용할 수 있게 됨에 따라, 성능은 그대로 유지하면서 장치에 소요되는 비용을 크게 줄일 수 있게 되었다. 본 프로젝트가 독창성을 인정받는 주요한 이유는 티타늄 전극 표면에 이리듐을 코팅할 때 CVD(화학증기침전) 기법을 도입했기 때문이다.이 프로젝트를 성공적으로 수행함으로써, 수처리 및 탈염처리용 전기투석 시스템의 전극을 이리듐 코팅 처리하기 위한 전혀 새로운 기술을 개발할 수 있다.
전기 저항을 갖는 CuNi 및 CuMn 기질을 이용하여 실험적으로 몇 종류의 초전도체들을 설계하였는데, 여기에는 직경 0.17-0.44mm/트윈 피치 1.0-1.5mm의 NbTi 필라멘트가 탑재되어 있다. 기질의 재질별로 저항성을 측정한 결과, 일반적으로 사용되는 CuNi 합금보다 우수한 효율을 나타냈으며, 2T에서 와이어의 임계전류밀도(critical current density)는 3000-3700 A/mm²였다. 현 업계에서 생산되고 있는 직경 0.2mm 와이어의 가능한 개당 최장길이는 13.5km이다.
Krona 소재는 탄소 및 현무암 섬유와 금속 코팅된 직물을 조합시켜 만들어진 중합체로서, 전자기적 방사선을 차폐하기 위한 것이다. 금속과 비교했을 때, 복합 중합체 소재는 경량이며 저렴하고 산화 및 부식에 강하므로 상대적으로 우수한 차폐 효과를 낸다. 무선차폐 중합체의 구성물질은 금속섬유나 직물상을 띠고 있으며, 다음과 같은 용도에 폭넓게 쓰이고 있다. - 전자기파에 대한 보호: 전자기기의 내부구조 및 케이스용, 통신회선용 보호환경 및 보호의.- 마이크로웨이브 반사장치: 안테나 캡, 레이더 반사장치, 대상물체를 개별적으로 보호.- 항공기의 낙뢰에 대한 저항성을 개선. 니켈 코팅된 탄소직물의 기준가격(길이 1미터 폭 600mm당)은 15미국 달러이다.
개발된 장치는 보다 넓은 범위에서 파라미터를 조절할 수 있고 안정성이 더욱 뛰어나면서 가격 또한 저렴하다. 또한 이 장치는 기술적으로 까다로운 환경에 쉽게 내장시킬 수 있으며, 작동 중에는 기존 기기에 비해 더욱 신뢰도가 높고 사용하기 간편하면서 앞서 말한대로 가격이 저렴하다. 전원공급장치에 최신 소자를 채용한 고주파 컨버터가 개발되어 있으므로 이를 사용할 경우, 추가 연구를 통해 본 장치의 기술적인 특성을 더욱 개선할 수 있을 것으로 보이며, 장치의 중량과 크기 또한 축소시킬 수 있을 것으로 생각된다.보수 및 건설회사.
본 연구에서는 저온 플라즈마의 특성치, 특히 백열방전(glow discharge) 활성 영역으로의 에너지 방출을 제어하는 방법을 다루고 있으며, 전기기술 공업부문에서 저렴한 비용의 가스방전등을 제작하는데 응용할 수 있다.현재까지 알려져 있는 가스 방전 시에 에너지 방출량을 높이기 위한 방법들에서는 가스 방전관 내의 가스 압력을 높임으로써 그 전기저항을 높이는 방식을 이용하고 있다. (Yu.P.Rajer. The Physics of Gas Discharge, Moscow, “Nauka” Publishers, 1987, pp.402-406). 또는 여러가지 가스의 혼합물을 이용하거나 수은이나 알칼리 금속의 증기를 주입함으로써 가스방전등의 광도를 높이는 방법 또한 알려져 있다. 제안된 방식의 목표하는 바에 가장 근접할 수 있는 방법은 음파의 영향에 의해 가스 방전관 속으로 방출되는 에너지를 증가시키는 것이다.본 연구에서는 저온 플라즈마 특성 수치의 모니터링, 특히 백열방전의 활성영역으로 방출되는 에너지를 제어하는 기법을 다루었다.