레이저를 이용한 고온기체의 온도 진단

목차

1. 서 론

2. 이론적 고찰
2.1. 이원자 분자의 Raman 분광
2.2. CARS 신호를 이용한 온도측정

3. 실험 장치
3.1 CARS 신호 측정장치
3.2 McKENNER 버너
3.3 고온 가열로

4. 실험 결과
4.1 버너 화염의 온도분포 측정
4.2 고온로 내부의 온도측정 결과

본문내용

1.5 기압의 프로판 가스셀에서 측정하였으며 암신호는 측정전후에 스톡스 레이저를 가리면서 측정하여 곡선맞춤프로그램을 이용하여 최적맞춤 온도를 구하였다. 그림 12는 1000 K에서 2400 K 까지 약 100 K 간격으로 측정한 CARS 온도와 복사온도계(pyrometer)의 온도를 비교한 것이다. 이 실험에서 사용한 복사온도계의 측정정확도가 0.25 %이내 이므로 측정오차는 대부분이 CARS의 온도측정 오차로 볼 수 있으며 1000 K에서 2400 K 까지 최대 2 %의 온도측정 오차가 있었다.
5. 결 론
레이저를 이용하여 비접촉식으로 고온기체를 진단하는 CARS 측정기술은 온도가 높은 기체에 적용 가능하며 온도계의 접근이 어려워 기존의 온도측정 방식으로는 측정이 불가능한 대상에도 용이하게 적용될 수 있으며 측정오차도 2% 이내로 매우 정확하다. 따라서, 이러한 고온기체 진단의 정확도와 비접촉식 원격측정이라는 기술적 측면으로 인해 고온기체 진단에 있어서 매우 유망한 측정기술이며 자동차용 내연기관의 연소진단에서 저온 플라즈마의 진단에 이르기 까지 그 적용범위가 급속히 확대되고 있다. 기술적인 측면에서 이 측정기술은 고온기체진단의 가장 유력한 수단이기 때문에 향후 고온기체 진단의 표준측정기술로 자리잡을 것으로 예상된다. CARS 측정기술을 이용하여 측정한 고온기체의 온도는 2% 이내의 정확도를 갖는 것으로 나타났다. 이는 현재 가장 널리 사용되는 pyrometer에 의해 측정된 온도와 비교하여도 손색이 없을 정도로 매우 정확한 값이다. 그러나 pyrometer가 이와 같은 정확성을 유지하기 위해서는 많은 교정작업이 필요한데 반해 CARS 측정기술은 기체의 절대온도 자체를 측정하므로 이러한 교정작업이 필요 없다. 또한 본 연구에서 수행된 화염의 공간적 온도분포 측정은 pyrometer 등과 같은 기존의 측정방식으로는 불가능한 작업이었다. 따라서 본연구의 수행을 통해 확보된 고온기체 진단의 기초기술은 매우 중요한 의미를 가지며 이 기술을 토대로 현장적용기술이 적절히 개발되면 현장의 다양한 공정에 활용될 것으로 기대된다.
참고문헌
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키워드

레이저,   고온기체,   온도진단