힘표준기/한국표준연구원 제공


대전광역시 대덕연구단지에 있는 한국표준연구원(표준연) 역학동(力學棟)에는 최근 높이 17m, 무게 180t에 이르는 초대형 시설이 설치됐다. ‘힘표준기’라는 이름의 이 시설은 우리나라에서 가장 큰 저울이다. 힘표준기는 무게가 아니라, 힘의 단위인 뉴턴(N)을 재는 기기다. 1N은 1㎏의 물체를 1초에 1m씩 빠르게 움직이게 하는 힘이다.

힘을 측정하는 원리는 다음과 같다. 힘표준기에 니켈 등의 합금으로 만든 추의 일종인 ‘로드셀(Load Cell)’을 넣는다. 힘표준기로 로드셀에 일정한 압력을 가하면 로드셀이 눌리면서 길이는 줄어들고, 폭은 늘어난다. 힘표준기가 가한 힘과 로드셀이 변형된 정도를 비교해 알고 있으면, 거꾸로 로드셀이 얼마나 변했는지를 측정해 힘의 크기도 알 수 있다. 로드셀 자체가 힘을 재는 저울의 역할을 하게 되는 것이다.

4년간에 걸쳐, 순수 국내 기술로 만들어진 이 힘표준기는 최대 1.1메가뉴턴(MN·110만 뉴턴)의 힘을 발생시킬 수 있다. 1.1메가뉴턴은 8t트럭 12.5대가 한 번에 누르는 정도의 힘이다.

표준연 신용현 원장은 “힘표준기에서 발생하는 힘이 클수록 더 크고 정밀한 로드셀을 만들어낼 수 있다”고 설명했다. 로드셀은 선박, 원자력발전소, 교각, 플랜트 등 대형 구조물을 지을 때 사용한다. 예를 들어 초대형 선박이 물 위에서 어떻게 뜨는지를 계산하기 위해서는 선박이 물에 가하는 힘을 정확하게 알아야 한다. 하지만 수십만t에 이르는 선박의 힘을 한 번에 재기는 힘들다. 이런 경우 커다란 로드셀을 여러 개 늘어놓고 그 위에 철판을 깐 뒤 선박을 올리면, 로드셀이 각자 얼마나 변했는지를 측정해 선박 전체의 힘을 계산할 수 있다. 표준연 박연규 질량힘센터장은 “중공업이나 건설·플랜트 분야 수출 비중이 높은 우리나라에서는 힘표준기의 역할이 절대적”이라고 말했다.

[출처] 본 기사는 조선닷컴에서 작성된 기사 입니다

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