일반기술

레이저를 이용한 고온기체의 온도측정기술

레이저는 1958년 C.H.타운스 등에 의하여 처음으로 발명되어 그 이후로 많은 발전이 있었다. 종류에는 크롬이온을 혼입시킨 인공루비나 유리 ·YAG(이트륨-알루미늄 가닛) 등의 결정을 레이저광선 발생재료로 한 고체레이저, 헬륨과 네온의 혼합기체나 아르곤, 크립톤, 이산화탄소, 헬륨과 질소와의 혼합기체 등을 가는 유리관에 봉입하여 네온관과 같이 고전압을 가하여 방전시키고 그 때의 전자와 원자의 충돌에 의하여 들뜨게 하는 기체레이저, 갈륨과 비소의 p형 반도체와 n형 반도체를 접합한 반도체 p-n접합다이오드에 전류를 흘려서 들뜨게 하여 레이저를 발진시키는 반도체 레이저 등으로 나눌 수 있다.본 기술은 고온기체의 온도를 레이저를 이용하여 원격 측정하며 복사 온도계(pyrometer)나 열전대(Thermocouple)와 같은 기존의 온도계로는 정확한 측정이 불가능한 고온로 내부의 온도측정, 화염(flame)의 온도 측정 등에 적용 가능한 기술이다. 비선형 광학의 한 분야인 CARS(Coherene Anti-Stokes Raman Spectroscopy)의 원리를 이용함으로써 4000℃까지 온도측정 가능(측정오차 ±2%)하게 만들었다. Nd;YAG 레이저 및 색소 레이저를 광원으로 사용하였으며, 색소 레이저를 대체하여 소형의 고체 레이저를 이용한 compact한 시스템 개발하였다.주요용도(기대효과)는 다음과 같다.- 가열로 내부의 온도 측정- 버너 화염의 온도 및 농도분포 측정- 자동차용 내연기관 내부의 온도 및 연소상태 진단