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문제 정의
- 본 연구에서는 마이크로 노즐에서의 유동 손실을 극복하기 위한 방법으로 열적발산원리를 제안하며, 이에 대한 이론적 접근을 시도하고 실험을 통해 효율을 분석하였다. 마이크로 추진장치에 적용을 위한 열적발산원리는 움직이는 부품 없이 오직 온도구배만으로 유동을 제어할 수 있기 때문에 추진장치의 소형화로 야기되는 손실을 극복할 수 있을 것으로 기대되며, 기체의 희박효과를 이용하기 때문에 점성에 의한 추력손실을 극복할 수 있을 것으로 예상된다[2].
- 본 연구에서는 마이크로 추진장치에서 발생하는 유동 손실을 극복하기 위해 열적발산원리를 추진장치에 적용하는 방안을 제시하였다. 전체적으로 열적발산원리의 배압환경에 따른 맴브레인의 압력구배 효율을 분석하여 누센수가 증가함에 따라 열적발산장치의 효율이 증가함을 확인할 수 있었다.
- 전원공급은 진공챔버 외부에서 파워서플라 이를 통해 이루어 졌으며, 동시에 맴브레인 전단에서 1채널의 온도 그리고 후단에서 3채널의 온도를 측정하여 이론적인 압력구배 값을 계산하였다. 실제 실험에 앞서 맴브레인 후단의 온도 대표값으로 가운데 3개 지점의 온도 평균값을 사용이 가능한지를 판단하기 위한 실험을 수행하였다. 가열장치의 파워를 조절해 가며 맴브레인 후단에서 9개 지점의 온도를 측정하여 평균값을 계산하였고, 별도로 가운데 3개 지점의 평균값을 계산하여 비교하였다.
- 열적발산원리에 대한 연구는 세계적으로 많은 발전을 거듭해 왔으며, 대부분이 대기압 환경에서 소형진공설비나 가스 크로마토그래피에 적용을 위한 목적으로 연구 중에 있다[3]. 즉 추진장치에 적용을 위한 목적으로는 처음 시도되었으며, 본 연구에서는 타 연구에서와 다르게 에어로젤과 같은 나노 다공물질을 사용하지 않고 폴리이미드 재질의 맴브레인을 이용하여 진공환경에서 배압에 따른 열적발산원리의 효율을 분석하였다.
- 에서 소형진공 설비와 가스 크로마토그래피에 적용을 위한 목적으로 활발히 연구되고 있다[5]. 하지만 본 연구에서는 진공환경에서 배압에 따른 맴브레인의 효율을 분석하여 열적발산원리의 추진장치에 적용 가능성을 확인하고자 한다.
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