과학연구

공업용강력초음파처리기의 개발

 2022.10.24.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초기술과 새 재료기술, 새 에네르기기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격방향으로 정하고 힘을 집중하여야 합니다.》

초음파공동이 형성된 마당속에는 기포가 터질 때 매우 짧은 시간동안에 일반조건에서는 실현하기 힘든 물리적환경인 4 727K이상의 높은 온도와 약 5.05×108 Pa의 강한 압력, 강한 충격파, 속도가 400km/h를 넘는 미세분사흐름이 국부공간에 형성되므로 이러한 강한 에네르기를 리용하여 여러가지 목적을 실현할수 있다. 일반적방법으로 실현하기 힘든 이러한 강한 에네르기를 얻을수 있는 강력초음파처리기는 상전이기술을 동반하는 새 재료개발과 나노물질의 다량합성과 같은 첨단기술분야의 개척에 효과적으로 리용할수 있다.

이를 위하여 이번에 우리는 초음파장치를 실험실적규모로부터 공업적규모로 확대시키기 위한 연구를 진행하고 공업용강력초음파처리기를 개발제작하였다. 초음파변환자의 각 부분들을 새로운 형태로 설계하고 각각 5개의 성분들로 구성된 증배기와 집중자에 의한 다계단증폭을 실현하여 변환효률을 높이고 열상승을 최대로 제한하였으며 령전압령전류절환방식(ZVZCS)을 적용하여 초음파발진회로의 효률과 안정성을 높임으로써 공업용강력초음파기술을 확립하였다.

개발된 강력초음파처리기는 85%이상의 변환효률을 가지고 최대 1 500W의 출력을 내면서 60min동안 련속가동할수 있다. 개발된 강력초음파처리기와 그의 작업모양을 아래 사진에서 보여주었다.

공업용강력초음파처리기
공업용강력초음파처리기
사진. 공업용강력초음파처리기

개발된 공업용강력초음파처리기는 유탁과 현탁, 균질화, 각종 화학반응촉진, 고분자해중합 등과 같은 초음파에네르기의 고전적응용들뿐만 아니라 금속 및 비금속산화물 굳은 립자들의 초미세파쇄, 나노물질합성 등과 같은 새로운 분야들에 응용할수 있다.

구체적인 내용은 Springer출판사의 잡지《Journal of vibration engineering and technologies》에 《A method of optimum design for a high power ultrasonic radiator with ten elements》(https://doi.org/10.1007/s4241 7-020-00264-9)의 제목으로 출판되였다.