초록 ▼

본 연구는 나노 입자를 구성된 코팅이 비등 열전달에 미치는 영향에 대한 실험적 연구수행을 목적으로 함. TiO₂ 나노 입자를 이용하여 코팅을 구성하였고, 포면의 거칠기와 접촉각을 측정하여 코팅의 존재와 영향을 파악하였음. 또한, 제작된 시편에서 비등 열전달 계수 및 임계 열유속을 측정하여, 코팅이 없는 시편과 비교하여 코팅된 시편의 비등 열전달 계수가 향상됨을 실험적으로 확인하였음.
1. TiO₂ 코팅 제작
가. Razor Blade Method
나. Oxitian Quench

본 연구는 나노 입자를 구성된 코팅이 비등 열전달에 미치는 영향에 대한 실험적 연구수행을 목적으로 함. TiO₂ 나노 입자를 이용하여 코팅을 구성하였고, 포면의 거칠기와 접촉각을 측정하여 코팅의 존재와 영향을 파악하였음. 또한, 제작된 시편에서 비등 열전달 계수 및 임계 열유속을 측정하여, 코팅이 없는 시편과 비교하여 코팅된 시편의 비등 열전달 계수가 향상됨을 실험적으로 확인하였음.
1. TiO₂ 코팅 제작
가. Razor Blade Method
나. Oxitian Quenching Method
2. 시편의 표면 관찰
가. 표면 거칠기 측정 (AFM)
나. 접촉각 측정
3. 비등 열전달 실험

Abstract ▼

Boiling is one of the most efficient modes of heat transfer where liquid phase transforms into vapor phase over a hot solid surface. Since a large amount of thermal energy can be carried with a small temperature difference via boiling, many important industrial applications (e.g., cooling of high-po

Boiling is one of the most efficient modes of heat transfer where liquid phase transforms into vapor phase over a hot solid surface. Since a large amount of thermal energy can be carried with a small temperature difference via boiling, many important industrial applications (e.g., cooling of high-power electronics, nuclear reactors, chemical reactors, and refrigeration systems, etc.) heavily rely on boiling to remove high heat fluxes from a heated surface.
The proposed research is intended to address the important issues related to boiling heat transfer enhancement by modifying surface characteristics in pool boiling regime. The primary objective of the proposed research is to investigate the effects of multiscale roughness (from tens of nanometers to several micrometers) and surface wettability on boiling heat transfer.
In this research, we have tried two kinds of methods in order to coat TiO₂ nanoparticles. The fabricated TiO₂-nanoparcle-coatings were characterized via surface scanning by an atomic force microscope and contact-angle measurement. In addition, we also tried to conduct boiling experiments and confirmed that the TiO₂-nanoparticle-coated surface demonstrates the enhanced boiling performance. It is believed that microscale roughness serves as a nucleation site for the onset of boiling and nanoscale voids among nanoparticles acts as a supply route for vapor to the nucleation cites. At the same time, hydrophilic characteristics of the surface improves the surface wettability, resulting in enhanced boiling heat transfer.
Technical results obtained from this research will significantly advance our understanding of the fundamental physics for enhancing thermal transport properties. Experimental data and theoretical developments obtained from t his research will also be of interest to a wide range of scientific and engineering community.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 8
• CONTENTS ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12
• 제 1 절 TiO2 나노 입자로 코팅된 시편 제조 ... 12
• 제 2 절 실험장치 구성 및 결과 ... 13
• 제 3 절 결론 및 향후계획 ... 17
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 18
• 제 2 절 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 18
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 20
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 21
• 제 7 장 참고문헌 ... 22
• 끝페이지 ... 23