[한국기술뉴스] 한국공학대학교 신소재공학과 정용석 교수 연구팀은 액체-고체 사이 젖음각 측정의 정확도를 높이는 젖음각 측정 장치를 개발했다. 개발된 기술은 한국공학대학교 산학협력단을 통해 2015년 04월 21일 특허를 출원(출원번호 제1020150056159호)했다. 특허 명칭은 '반응성이 있는 액체 산화물과 고체 산화물의 젖음각을 측정하는 장치 및 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

접촉각이란 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이루는 각을 말합니다. 접촉각은 액체와 고체, 기체와 고체 간의 서로 다른 표면 자유 에너지에 의해 발생합니다.  젖음각이란 고체의 표면에 액체가 부착되었을 때 원자간의 상호작용에 의해 액체가 고체 위에 퍼지는 정도를 말합니다. 

한편, 종래의 젖음각 측정 장치는 기판에 액체가 될 재료물질을 고체 상태로 올려놓고 함께 가열하는 방식으로 용해도 또는 반응성이 있는 액체-고체 사이의 젖음각을 측정했습니다. 그러나 이러한 방식은 실제 환경보다 더 많은 용해가 진행되기 때문에 측정결과가 매우 부정확하다는 문제점이 있습니다.

한국공학대학교 정용석 교수 연구팀은 반응성 또는 용해도가 있는 고체 산화물과 액체 산화물 사이의 젖음각을 정밀하게 측정할 수 있는 장치를 발명했습니다.

본 장치는 별도의 액적 토출기가 설치되어 액체 산화물 액적을 고체 산화물의 표면에 낙하시킬 수 있습니다. 본체 내부에는 그래파이트 발열체가 설치되어 본체 내부를 빠르게 냉각할 수 있습니다. 

일례로 젖음각을 측정하기 위해 고체 산화물 시편을 본체에 위치시키고, 액체 산화물 액적을 낙하시킵니다. 고속 카메라는 액적이 낙하하는 것을 연속 촬영합니다. 액적이 낙하하고 소정 시간이 지나면 본체의 온도를 낮춰 액적을 고화시킵니다. 이후 냉각된 시편을 수거하여 고화시킨 샘플의 단면을 촬영합니다.

본 기술을 이용하면 액체 산화물 액적이 낙하하는 것을 촬영하여 고체 산화물과 액체 산화물의 젖음각 특성을 평가할 수 있습니다. 그리고 본체를 냉각시키는 방법으로 접촉면의 형태를 관찰함으로써 더욱 정확한 접촉 특성을 측정할 수 있습니다. 이를 통해 용해도 또는 반응성이 있는 액체-고체 사이의 젖음각 특성을 더욱 명확하게 확인할 수 있을 것으로 기대됩니다.