[논문]PZT를 이용한 계면 교차 방향 방사형 마이크로믹서

허필우; 김덕종; 김재윤; 박상진; 윤의수; 고광식

[국내논문] PZT를 이용한 계면 교차 방향 방사형 마이크로믹서
Cross-sectional radiation type micromixer to mixed interface using PZT 원문보기

허필우 (한국기계연구원) , 김덕종 (한국기계연구원) , 김재윤 (한국기계연구원) , 박상진 (한국기계연구원) , 윤의수 (한국기계연구원) , 고광식 (경북대학교)

Micromixer plays an important role in Bio-MEMS or ${\mu}-TAS$. Mixing is generally generated by turbulence and interdiffusion of two fluids. Because of low Reynolds number(Re << 2000) in ${\mu}-channel$, it is difficult to generate turbulence, so mixing mainly depends on interdiffusion. Thus long channel distance is required to mix two different fluids. To reduce the channel length required for mixing, we propose the a new active ${\mu}-mixer$ that two fluids are effectively mixed in ${\mu}-channel$ by the ultrasonic wave which is generated by PZT. The ultrasonic wave is radiated into a chamber in the cross-section directional direction to interface with the two fluids. The two fluids are positioned one on top of the other. Mixing state is measured by the changing of color due to the reaction of NaOH and phenolphtalein.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

Yang⑼ 등은 또한 60 kHz에서 동작하는 능동 마이크로믹서를 보고하였고, 그 성능은 형광물질을 사용하여 현미경으로 초음파 방사(radiation) 전후의 상태를 나타내었고, 특히 출력단에서 위치에 따른 형광물질의 강도(intensity)를 환산하여 혼합 상태를 제시하였다. 본 논문에서는 두 유체가 교차되는 경계면에 수직으로 초음파가 방사되는 능동 마이크로믹서를 제안하였다. 즉 PZT를 이용하여 초음파를 발생시키고, 발생된 초음파를 두 유체의 경계면과 교차되는 방향으로 방사 시켜 마이크로 chamber내에서의 혼합을 가속화한다.
마이크로채널에서 학산에 의한 혼합은 비교적 긴 시간이 소요되므로 능동 믹서와 수동 믹서를 포함하는 마이크로 믹서에 대해 많은 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 두 유체의 경계면에 수직으로 초음파가 방사되는 능동 마이크로믹서를 제안하였으며, 실험을 통해 혼합 효과를 확인하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

즉 PZT를 이용하여 초음파를 발생시키고, 발생된 초음파를 두 유체의 경계면과 교차되는 방향으로 방사 시켜 마이크로 chamber내에서의 혼합을 가속화한다. 제작된 능동 마이크로믹서의 혼합 상태는 phenolphthalein과 NaOH를 사용하여 확인하였다.
능동 믹서를 Coventor를 이용하여 구조해석을 하기 위해 Fig. 5와 같이 3차원적인 마이크로 chamber 부분의 구조를 2차원으로 단순화시켰다.
1. 제안된 방법은 두 유체가 만나는 경계면의 접촉면적을 증가시킨다.

대상 데이터

2와 같다. 초음파 발생을 위해 사용된 PZT는 두께가 0.15 mm로서 임피던스 특성은 Fig. 3과 같다. 압전소자는 주파수에 따라 임피던스가 달라지며 그 특성은 임피던스 특성 곡선을 통해 알 수 있다.
3에서와 같이 임피던스는 100kHz와 500kHz 범위에서 주파수가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내며, 공진주파수는 MHz 대역에서 나타난다. 본 연구에서는 300kHz 주파수를 사용하였으며, 이때의 임피던스는 약 233 Q을 나타내었다. 임피던스가 낮으면 같은 전기에너지가 공급될 때 압전소자에서 소비되는 전력을 증가시켜 전기-음향 에너지 변환효율을 증가시킬 수 있다.
능동 마이크로믹서의 성능을 시험하기위한 실험장치의 구성은 Fig. 7과 같으며, 신호발생기, 전력증폭기, 오실로스코프와 마이크로믹서 실험장치로 구성된다. 신호 발생기는 300kHz, 10Vp-p 전압을 갖는 정현파를 발생하고, 전력증폭기는 신호발생기에서 발생된 전기신호를 PZT에 공급하기에 적합한 50Vp-p로 증폭한다.

성능/효과

Fig. 8(a)과 같이 초음파를 방사하지 않아도 제안된 방법의 구조적인 특징에 의해 접촉 면적이 상승되어 혼합이 발생됨을 알 수 있다. 이 상태에서 초음파를 가해주면 Fig.
4. 제안한 능동 마이크로믹서를 이용한 혼합 실험을 통해 두 유체가 혼합됨을 확인할 수 있었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] PZT를 이용한 계면 교차 방향 방사형 마이크로믹서
Cross-sectional radiation type micromixer to mixed interface using PZT 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] PZT를 이용한 계면 교차 방향 방사형 마이크로믹서 Cross-sectional radiation type micromixer to mixed interface using PZT 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] PZT를 이용한 계면 교차 방향 방사형 마이크로믹서
Cross-sectional radiation type micromixer to mixed interface using PZT 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper