초록 ▼

인공물을 이용한 킬로그램 정의가 한계에 부딪힘에 따라 플랑크 상수를 이용한 질량재정의 노력이 이루어지고 있다. 조만간 이루어질 질량재정의에 기여하기 위하여 표준연에서는 2011년도 기획연구를 거쳐 2012년부터 1단계 3년동안 와트저울 개발에 관한 연구를 수행하였다.
1차년도에는 자석부, 1차원 구동기구, 코일 진직도 측정시스템 등 와트저울 시스템 상세설계 및 요소기술을 개발하였다. 2차년도에는 소형시스템을 제작하여 설계타당성을 검증하고 시스템 제작에 대한 노하우를 확보하였다. 자석부 장탈착시스템, 등속운동기구, 코일속도측정

인공물을 이용한 킬로그램 정의가 한계에 부딪힘에 따라 플랑크 상수를 이용한 질량재정의 노력이 이루어지고 있다. 조만간 이루어질 질량재정의에 기여하기 위하여 표준연에서는 2011년도 기획연구를 거쳐 2012년부터 1단계 3년동안 와트저울 개발에 관한 연구를 수행하였다.
1차년도에는 자석부, 1차원 구동기구, 코일 진직도 측정시스템 등 와트저울 시스템 상세설계 및 요소기술을 개발하였다. 2차년도에는 소형시스템을 제작하여 설계타당성을 검증하고 시스템 제작에 대한 노하우를 확보하였다. 자석부 장탈착시스템, 등속운동기구, 코일속도측정 시스템을 개발하였다. 3차년도에는 2년동안 수행한 연구결과를 바탕으로 메인시스템을 제작하였다. 외부에서 발생하는 진동을 차단하기 위하여 진동차단시스템을 구축하였으며 진공시스템을 구축하였다. 또한 중력가속도를 측정하여 향후 와트저울 실험에 응용할 수 있도록 하였다.
1단계 3년동안 와트저울 메인시스템을 성공적으로 제작하였으며 등속구동, 선형안내기구, 무게보상, 코일위치 측정 등 와트저울 시스템 개발 및 운용에 필요한 요소기술을 개발하였다. 1단계에서 개발한 연구결과를 바탕으로 2단계에서는 시스템 제어 및 불확도 요인 제거를 위한 연구를 수행하여 현재 논의되고 있는 질량재정의 과정에 기여할 계획이다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
▶ We designed watt balance main system including linear guide, weighing cell stage, and magnet stage.
▶ We designed a closed-type, cylindrical permanent magnet system to produce uniform radial magnetic field (0.75 T magnetic field, 25 mm air gap, 100 ppm uniformity, 20 ppm/oC temper

Ⅳ. Results
▶ We designed watt balance main system including linear guide, weighing cell stage, and magnet stage.
▶ We designed a closed-type, cylindrical permanent magnet system to produce uniform radial magnetic field (0.75 T magnetic field, 25 mm air gap, 100 ppm uniformity, 20 ppm/oC temperature coefficient).
▶ We designed the translation stage which uses a piston guide and linear moptor to produce linear motion of mass comparator and coil system.
▶ We measured the gravity on the mass block on which the watt balance will be located.
▶ We designed an optical system to measure the horizontal movement of coil system. The position sensitivity was 2.457 mV/nm with the measurement range of ±7 μm.