융삭

3. 의학

의학 분야에서 융삭은 일반적으로 수술을 통해 생체 조직의 일부를 제거하는 것을 의미한다. 다양한 목적과 방법에 따라 여러 종류의 융삭 시술이 시행되고 있다.

피부 융삭은 피부 표면의 조직을 제거하여 미용 목적으로 주름이나 반점을 제거하는 데 사용되며, 고주파 융삭(RFA)은 부정맥과 같은 심장 질환 치료에, 회전 융삭술은 동맥 내 침전물 제거에 활용된다. 이 외에도 마이크로파 융삭(MWA), 고강도 집속 초음파(HIFU) 융삭, 골수 융삭, 뇌 조직 융삭 등 특정 질환 치료를 위한 다양한 융삭 기술이 존재한다.

최근에는 유전자 수준에서 특정 세포를 제거하는 유전자 융삭에 대한 연구도 진행되고 있다. 이는 특정 세포가 없는 동물을 만들어 연구하거나, 종양 세포와 같은 원치 않는 세포를 제거하는 데 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 컬럼비아 대학 연구팀은 ''C. elegans''와 인간 세포에서 특정 단백질(재구성된 카스파제)을 이용한 유전자 융삭 기술을 보고했으며, 이는 암 치료 연구 등에 기여할 가능성이 있다.

3. 1. 피부 융삭

• 화학 융삭: 화학 물질을 이용한다.
• 레이저 융삭: 레이저를 이용한다.
• 냉동 융삭: 냉동 기술을 이용한다.
• 전기 융삭: 전기를 이용한다. (소작법)

3. 2. 고주파 융삭 (RFA)

3. 3. 회전 융삭술

3. 4. 마이크로파 융삭 (MWA)

3. 5. 고강도 집속 초음파 (HIFU) 융삭

3. 6. 골수 융삭

3. 7. 뇌 조직 융삭

4. 전기 융삭

'''전기 융삭'''은 금속 가공물에서 재료를 제거하여 표면 거칠기를 줄이는 공정이다.

전기 융삭은 티타늄 및 기타 특수 금속 및 합금에서 발견되는 것과 같이 저항이 높은 산화물 표면을 파괴하며, 기본 비산화 금속 또는 합금을 녹이지 않는다. 이를 통해 매우 빠른 표면 마감이 가능하다.

이 공정은 티타늄, 스테인리스강, 니오븀, 크롬-코발트, 인코넬, 알루미늄 및 광범위하게 사용되는 강철 및 합금을 포함하여 다양한 특수 및 널리 사용되는 금속 및 합금에 표면 마감을 제공할 수 있다.

전기 융삭은 금속 가공물(부품)의 구멍, 골짜기 및 숨겨진 표면 또는 내부 표면에서 높은 수준의 표면 마감을 달성하는 데 매우 효과적이다.

이 공정은 3D 프린팅 금속과 같은 적층 제조 공정으로 생산된 부품에 특히 적용할 수 있다. 이러한 부품은 일반적으로 5um–20um보다 훨씬 높은 거칠기 수준으로 생산된다. 전기 융삭은 표면 거칠기를 0.8um 미만으로 빠르게 줄여 후처리 공정을 대량 생산 표면 마감에 사용할 수 있게 한다.

5. 빙하학

빙하학 및 기상학에서 융삭(融削, ablation^eng)은 축적의 반대 개념으로, 빙하나 설원에서 눈, 얼음 또는 물이 제거되는 모든 과정을 의미한다.^[4]

5. 1. 융삭의 요인

5. 2. 파편 덮인 빙하

6. 레이저 융삭

레이저를 이용하여 재료의 공유 결합을 용해시키는 과정을 레이저 융삭이라고 한다. 이는 피부의 표면을 깎아내어 피부 반점, 노화된 피부, 주름 등을 제거하고 회춘시키는 피부 연마술과 같은 의료 시술에도 사용된다.

레이저가 조직이나 재료를 효과적으로 융삭하기 위해서는 출력 밀도 또는 플루언스가 충분히 높아야 한다. 만약 이 값이 낮으면 재료가 융삭되지 않고 단순히 열에 의해 증발하는 열 응고 현상이 발생한다. 레이저 융삭 과정은 대상 재료의 고유한 특성과 에너지 흡수 능력에 크게 좌우된다. 따라서 사용하는 레이저의 파장은 대상 재료가 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있도록 최소한의 흡수 깊이를 가지는 것이 중요하다.

레이저 융삭과 관련된 주요 물리량은 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다. 레이저는 평균적으로 낮은 출력을 가질 수 있지만, 짧은 시간 동안 매우 높은 최대 강도와 플루언스를 전달할 수 있다.

:$\backslash begin\{align\}$

\text{강도 } (\mathrm{W}/\mathrm{cm}^2) &= \frac{\text{평균 출력 } (\mathrm{W})}{\text{초점 지점 면적 } (\mathrm{cm}^2)} \\[5pt]

\text{최대 강도 } (\mathrm{W}/\mathrm{cm}^2) &= \frac{\text{최대 출력 } (\mathrm{W})}{\text{초점 지점 면적 } (\mathrm{cm}^2)} \\[5pt]

\text{플루언스 } (\mathrm{J}/\mathrm{cm}^2) &= \frac{\text{레이저 펄스 에너지 } (\mathrm{J})}{\text{초점 지점 면적 } (\mathrm{cm}^2)}

\end{align}

여기서 최대 출력은 다음과 같이 계산된다.

:$\backslash text\{최대\; 출력\; \}\; (\backslash mathrm\{W\})\; =\; \backslash frac\{\backslash text\{펄스\; 에너지\; \}\; (\backslash mathrm\{J\})\}\{\backslash text\{펄스\; 지속\; 시간\; \}\; (\backslash mathrm\{s\})\}$

6. 1. 레이저 굴절 수술

6. 2. 자궁 내막 융삭술

6. 3. 종양 제거

7. 해양 표면 코팅

방오 페인트 및 기타 관련 코팅은 레크리에이션용, 상업용, 군사용 해상 선박의 하단 선체 표면에 미생물이나 따개비와 같은 동물이 달라붙는 것을 막기 위해 흔히 사용된다. 융삭 페인트는 방오제의 희석이나 비활성화를 막기 위해 이러한 목적으로 자주 사용된다. 시간이 지나면서 페인트는 물속에서 천천히 분해되어 표면에 새로운 방오 화합물을 노출시킨다. 방오제와 융삭 속도를 조절하여 설계하면 생물 부착으로 인한 해로운 영향으로부터 오랫동안 선체를 보호할 수 있다.

8. 수동 화재 방지

방화 및 내화 제품 중 일부는 융삭 특성을 가질 수 있다. 이는 물질이 흡열 반응을 일으키거나, 화재에 노출되었을 때 점차 소모되어 사라지는 것을 의미하며, 실리콘 방화 제품이 대표적인 예시다.

화재나 고온 상태가 지속되면, 이러한 융삭 제품들은 타면서 숯으로 변하고 부스러져 결국 사라지게 된다. 따라서 화재 시험을 통해 입증된 내화 등급을 유지하기 위해서는 화재 확산 경로에 충분한 양의 융삭 물질을 배치하는 것이 중요하다. 융삭 물질에는 일반적으로 불에 타 재가 되는 유기물이 다량 함유되어 있다. 실리콘의 경우, 유기 고무가 미세하게 나뉜 실리카 먼지(먼지 1g당 결합 표면적이 최대 380m²에 달함)를 둘러싸고 있는 구조다. 화재 발생 시 유기 고무가 타서 재로 변하면, 제품에 원래 포함되어 있던 실리카 먼지가 남게 된다.

9. 원시 행성계 원반 융삭

원시 행성 디스크는 새롭게 형성된 젊은 별을 둘러싼 밀도 높은 가스와 먼지로 구성된 회전하는 항성 주위 원반이다. 별 형성 직후, 별 주위에는 중력적으로 묶인 물질이 남아 각운동량 보존에 따라 별의 적도를 따라 공전하는 원반을 형성하는데, 이는 토성의 고리와 유사하다. 이 원반은 시간이 지나면서 가스, 먼지, 얼음 등으로 이루어진 원시 행성 디스크로 발전하여 행성계 형성의 기반이 된다. 원반 내 물질들은 서로 뭉쳐 먼지 입자에서 미행성체, 원시 행성을 거쳐 최종적으로 행성으로 성장한다.^[13]

거대한 별들은 중력 불안정성 등을 유발하여 주변의 별 형성에 영향을 미칠 수 있다.^[14] 이 때문에 젊고 작은 별들과 그들의 원시 행성 디스크가 거대한 별들 근처에서 발견되는 경우가 있으며, 이는 성단, 예를 들어 사다리꼴 성단과 같은 곳에서 관측을 통해 확인되었다.^[15]

거대한 별들은 생애 마지막 단계에서 초신성 폭발을 일으키는데, 이 폭발로 발생하는 충격파와 초신성 잔해(SNR)는 근처에 있는 원시 행성 디스크에 영향을 줄 수 있다. 연구에 따르면, 초신성 잔해가 원시 행성 디스크를 강타할 경우, 디스크 물질의 상당 부분이 융삭되어 제거될 수 있다. 하지만 이 과정이 디스크를 완전히 파괴하지는 않는 것으로 나타났다.^[16] 이러한 상호작용에서 살아남은 디스크는 초신성 잔해로부터 변형된 화학적 조성을 물려받을 수 있으며, 이는 이후 형성되는 행성계의 특성에 영향을 미칠 가능성이 있다.

10. 우주항공

우주선 설계에서 융삭은 극도로 높은 온도에 의해 손상될 수 있는 기계 부품이나 탑재체를 냉각하고 보호하는 데 사용되는 중요한 기술이다. 주요 응용 분야는 우주에서 대기권으로 진입하는 우주선의 열 차폐와 로켓 엔진 노즐의 냉각이다.^[18] 예를 들어 아폴로 계획의 아폴로 사령선 모듈은 대기권 재돌입 시 우주비행사를 보호했으며, 케스트럴 2단 로켓 엔진은 우주 진공 환경에서의 작동을 위해 융삭 냉각 방식을 사용했다.

융삭의 기본 원리는 특수 재료의 외부 표면이 열을 흡수하며 서서히 탄화되고 연소되면서 내부 구조물을 보호하는 것이다. 이 과정에서 발생하는 가스는 열을 외부로 방출시키고, 남은 재료는 지속적인 단열 효과를 제공한다. 융삭 층의 두께는 임무 중 예상되는 총 열량을 견디도록 설계된다.

우주 비행 연구 분야에서는 더 우수한 성능의 내화 재료를 개발하기 위한 노력이 계속되고 있으며, 이는 우주선 탑승자와 탑재체를 과도한 열로부터 보호하는 데 매우 중요하다.^[17] 또한, 이 기술은 일부 수동 화재 방지 분야에도 응용된다.

10. 1. 대기권 재돌입

10. 2. 로켓 엔진 노즐

참조

_[1] 간행물 A Tutorial on Speech Understanding Systems Academic
_[2] 웹사이트 Cell Ablation definition http://www.changbios[...]
_[3] 논문 Targeted cell killing by reconstituted caspases 2007-02
_[4] 서적 Physics of Glaciers https://books.google[...] Butterworth-Heinemann 1994
_[5] 웹사이트 'Glossary of Meteorology' http://amsglossary.a[...] 2010-07-05
_[6] 논문 Theory of structure formation in snowfields motivated by penitentes, suncups, and dirt cones American Physical Society (APS) 2001-04-26
_[7] 논문 Ubiquitous acceleration in Greenland Ice Sheet calving from 1985 to 2022 https://www.nature.c[...] 2024-01-18
_[8] 간행물 Role of supraglacial ponds in the ablation process of a debris-covered glacier in the Nepal Himalayas.
_[9] 논문 Combining satellite multispectral image data and a digital elevation model for mapping debris-covered glaciers Elsevier BV
_[10] 논문 Field Experiment on Glacier Ablation under a Layer of Debris Cover Japanese Society of Snow and Ice
_[11] 간행물 Practical prediction of ice melting beneath various thickness of debris cover on Khumbu Glacier, Nepal, using a positive degree-day factor.
_[12] 논문 Ablation of subsurface tumors using an ultra-short pulse laser Elsevier BV
_[13] 논문 Early onset of planet formation observed in a nascent star system 2020-10
_[14] 논문 Triggered Star Formation by Massive Stars https://iopscience.i[...] 2007-03-10
_[15] 논문 Direct Imaging of Circumstellar Disks in the Orion Nebula 1996-05
_[16] 논문 Hydrodynamic ablation of protoplanetary discs via supernovae 2017-07
_[17] 문서 Techniques for Wind Tunnel assessment of Ablative Materials NASA Ames Research Center 1965-08
_[18] 논문 「はやぶさ」カプセルの地球大気再突入時におけるプラズマ現象とその周辺 http://www.jspf.or.j[...] プラズマ・핵융합학회 2006-06-25