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2.1. Laser Plasma Spectroscopy
2.2. Laser Generated Micro-Jet
2.3. Velocity Interferometer System for Any Reflector
2.4. 고압환경에서 알루미늄 입자의 점화 연소 특성 실험
2.5. Diagnostics
 
2.3. Velocity Interferometer System for Any Reflector

  지구는 매우 높은 속도로 선회하는 수많은 우주파편으로 둘러싸여 있으며 파편의 크기가 줄어듦에 따라 그 수는 기하급수적으로 증가하며 인간의 우주 진출 및 개발을 위협하고 있다. 게다가 초고속 우주 파편이 정상 가동 중인 우주 비행체와 충돌할 경우 치명적인 구조적 손상을 일으킬 뿐만 아니라 플라즈마 발생으로 인한 전파 교란, 비행체의 운동량 변화로 인한 궤도 이탈 등의 심각한 피해를 야기한다. 따라서 초고속 입자 가속 기술을 통한 미세 파편의 충돌 및 우주 비행체의 생존성 연구에 대한 필요성이 절실한 상황이다.

 

  현재 대부분의 초고속 입자가속 기술은 가스건(Gas gun), 전기건(Electric gun), 레이저 유도 충격파 등 크게 세 가지 방식으로 분류되며, 가스건, 전기건 방식이 주로 이용된다. 가스건의 특징으로는 시스템의 규모가 매우 크며 작고 얇은 시편의 가속에는 적합하지 못하다. 전기건의 경우 전자기장의 영향에 의해 시편은 절연체 또는 부도체 재질을 사용하여만 하며, 도체를 사용해야만 할 경우에는 반드시 시편 후면에 절연층이 설치되어야 한다는 단점이 있다. 그러나 본 연구에 사용되고 있는 레이저 유도 충격파 기법은 앞서 설명한 다른 기술과는 달리 마이크론 크기의 입자 가속이 가능하며 시편의 재질에 제약을 받지 않는다. 또한 시스템이 작고 간단하며 우수한 반복성 및 제어성을 지니기 때문에 경제적·시간적 관점에서 상당한 기술적 파급효과를 지닌다.

 

  이러한 초고속 미세 입자 충돌 연구는 천문학적 금액이 소요되는 우주자산과 유지·보수 및 추가 발사에 필요한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 레이저와 플라즈마의 상호작용, 어블레이션(Ablation) 매커니즘(Mechanism), 충격파 및 압축성 물질, 기폭, 폭발 등 아래와 같이 다양한 응용과학 분야에 활용이 가능하다.

군사 및 방위산업 - 초고속 충돌 현상은 극고압(Extreme high pressure) 조건에서 무기의 성능 및 재료의 물성 연구 기법으로, 군사 및 방위산업에서 장갑 및 탄의 개발, 신소재 연구, 미세 입자에 의한 제트 엔진 터빈 블레이드의 손상 분석에 적용.

지질학 및 행성 연구 - 극고온, 고압 상태에서의 물질의 물리적, 화학적 특성은 일반적인 조건과 매우 다르기 때문에 극한 환경에서 물질의 상태방정식을 이해가 필요하다. 이는 우주 행성의 진화 및 내부 구조 관한 지질학 및 행성 연구에 응용.

⦁ 신에너지 개발 - 초고속 충돌에 의한 고압상태에서 재료는 새로운 특성을 보일 수 있으며, 그 예로 액체 중수소의 금속화, 금속성의 리튬의 절연화 등과 같이 새로운 물성 특징들을 찾기 위한 노력이 지속되고 있다. 또한 이러한 연구는 연료전지 및 새로운 에너지 개발에 대한 적용.

⦁ 상태방정식 자료 구축 - 모든 고압 충격파 현상의 기초로서 기체, 액체, 고체가 강한 충격파에 노출이 될 때의 상태를 규명하는 연구이다. 이를 통하여 다양한 물질과 넓은 범위를 아우르는 정확한 데이터 베이스는 무기(TNT, 우라늄, 플루토늄. 기타 등등) 설계 코드와 시뮬레이션 모델의 기초가 되어 보다 정확한 결과 모사.



그림. 1. 지구 궤도를 둘러싸고 있는 우주 파편
[NASA Orbital Debris Program Office]
그림 2. 우주망원경의 태양 전지판 손상 [European Space Agency]
그림 3. 블랙 카본 코팅의 효과: (a) 구리, (b) 알루미늄
그림 4. 두께 50 µm, 직경 2.6 mm 금속박의 초고속 촬영 이미지 : (a) 구리, (b) 카본 블랙 코팅이 된 구리

Transdermal Drug Delivery Based on Laser-generated Microjet

Mechanism

  • - Vapor bubble growth generated by ER:YAG laser, which has high absorption coefficient in water
  • - Background : Small micro-jet diameter (150

Painless tattoo & new media art

  • - Tattoo demonstration on pig skin with black ink to verify injection control
  • - Micro-jet injection is applied to new media art based on amalgamation research

Dental treatment

  • - Chlorhexidine injection results on pig skin with tissue marking dye
  • - Main purpose of this project is to develop instruments for periodontal treatment

Fig. Schematic of micro-jetFig. Handheld micro-jetFig. Micro-jet