초록 ▼

□ 연구개요
비젖음 표면 위에서 응축이 진행될 때 젖음 표면에 비해 액적의 이동성이 높고 액적 제거가 원활하여 기존 대비 약 5배에서 10배 이상 향상된 응축열전달 성능을 얻을 수 있음. 하지만 높은 응축레벨, 표면 오염환경, 높은 압력 변동 등에 따라 이러한 비젖음 표면 특성이 젖음 특성으로 전환되어 응축 열전달 성능의 감소가 일어남. 이에 본 연구에서는 기존의 비젖음 응축 표면의 한계를 극복하기 위해 응축 표면 특성 최적화, 윤활층 공급 및 전기신호 기반의 가역적 젖음 구현을 통해 다양한 외부 환경에서도 우수한 열전달 및

□ 연구개요
비젖음 표면 위에서 응축이 진행될 때 젖음 표면에 비해 액적의 이동성이 높고 액적 제거가 원활하여 기존 대비 약 5배에서 10배 이상 향상된 응축열전달 성능을 얻을 수 있음. 하지만 높은 응축레벨, 표면 오염환경, 높은 압력 변동 등에 따라 이러한 비젖음 표면 특성이 젖음 특성으로 전환되어 응축 열전달 성능의 감소가 일어남. 이에 본 연구에서는 기존의 비젖음 응축 표면의 한계를 극복하기 위해 응축 표면 특성 최적화, 윤활층 공급 및 전기신호 기반의 가역적 젖음 구현을 통해 다양한 외부 환경에서도 우수한 열전달 및 물수집 성능을 나타내는 응축 표면을 개발하고 이러한 표면의 응축 특성 및 열전달 성능을 정량적으로 분석하기 위한 실험 및 모델 기법을 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 통해 아래의 연구 결과들이 도출되었음.
1. 젖음특성에 따른 응축 열전달 성능 분석: 열 네트워크에 기반한 모델 및 3차원 수치해석 기법, 진공챔버기반의 불응축기체 제어 열전달 셋업 등을 개발하여 이를 통해 표면의 젖음특성이 열전달 성능에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 표면설계 가이드 라인을 제공하였음
2. 젖음 특성 전환과정에 관한 이해증진: 외력에 의해 비젖음 표면특성이 젖음으로 전환되는 과정을 액적 충돌을 통한 외부 압력변동을 통해 인위적으로 발생시키며 젖음 특성 전환 및 회복에 관한 이론적 모델을 개발하고 실험적으로 검증하였음. 본 연구를 통해 기존에 발견되지 않은 새로운 젖음 특성 전환 모드를 최초로 제시하였음 (Physical Review Letters, 2017).
3. 젖음특성 전환 방지 또는 지연을 위한 응축표면 개발: (i)비젖음 표면의 표면균일도의 추가적인 향상을 통해 높은 응축레벨에서도 우수한 액적이동성 및 열전달 성능을 유지할 수 있는 젖음특성 지연응축표면을 제시하였음, (ii)우수한 기계적, 열적 내구성을 지닌 Cerium 산화물 비젖음 응축표면을 제시하였음, (iii) 윤활도포 표면의 응축환경에서의 안정성을 분석하고 유실도를 정량적으로 측정 및 예측할 수 있는 이론적 모델을 제시하고 이를 실험적으로 검증하였음, (iv) 기계적/화학적 특성 최적화 설계 및 표면전극형성을 통해 전기적 신호를 통해 표면에서 기체 발생을 통해 비젖음 특성을 회복하는 가역적 표면을 개발하고 가역적 젖음 특성을 실험적으로 검증하였음.
이러한 연구를 통해 국제저널 총 10편 (JCR 10% 이내 7편), 국내특허 4건출원, 1건 등록, 해외특허 1건 출원, 30건 이상의 국내외 학회 발표를 수행하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
기존의 비젖음 응축열전달 표면 연구들은 상대적으로 높은 응축수준, 오염요소 및 압력 변동 등을 수반하는 실제 사용 환경에서는 그 열전달 성능이 빠르게 감소하는 한계를 지니고 있었고, 이로 인해 이러한 비젖음 응축 열전달 표면의 실제 산업현장에서의 적용이 제한되고 있음. 본 연구는 이러한 다양한 외부환경 변화에도 우수한 응축열전달 특성을 유지할 수 있는 응축열전달 표면을 구현할 수 있는 다양한 기법을 제시하였으며, 이 과정에서 젖음 특성 전환에 대한 이해 증진, 다양한 응축 표면 제작 기법 및 응축 열전달 분석을 위한 모델/실험 기법 등을 개발하여 향후 관련 연구에 가이드 라인을 제공하였음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1 젖음특성에 따른 응축 열전달 성능 분석 연구 ... 4
• 2.2 젖음 특성 전환과정에 관한 추가 기초연구 ... 6
• 2.3 젖음특성 전환 방지 또는 지연을 위한 응축표면 개발 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 28
• 끝페이지 ... 42