초록 ▼

□ 연구개요
나노 유체(Nanofluids)는 나노크기의 고체입자를 유체에 고르게 분산(dispersion)시켜 높은 열전달 성능을 발휘하는 것으로서, 사용하는 고체나노입자는 탄소나노튜브(CNTs), Al₂O₃, TiO₂, CuO등으로서 물, 기름등에 부유(suspension)시켜 사용하고 있다. 본 연구에서는 열전도도(thermal conductivity)가 탁월한 그래핀(Graphene) 나노입자와 열전도성외에도 항균 및 살균효과가 입증된 은(Ag) 나노 입자의 복합체를 사용하는 나노유체 제조를 시도한다. 나노유체의 필수

□ 연구개요
나노 유체(Nanofluids)는 나노크기의 고체입자를 유체에 고르게 분산(dispersion)시켜 높은 열전달 성능을 발휘하는 것으로서, 사용하는 고체나노입자는 탄소나노튜브(CNTs), Al₂O₃, TiO₂, CuO등으로서 물, 기름등에 부유(suspension)시켜 사용하고 있다. 본 연구에서는 열전도도(thermal conductivity)가 탁월한 그래핀(Graphene) 나노입자와 열전도성외에도 항균 및 살균효과가 입증된 은(Ag) 나노 입자의 복합체를 사용하는 나노유체 제조를 시도한다. 나노유체의 필수 조/건인 분산 및 부유 특성을 향상시키기 위하여 유성볼밀(Planetary Ball Mill)장치를 사용한 기계적 가공과 산세척의 화학적인 처리를 병용하여 저농도인 0.01w%에서 고농도인 5w%까지의 다양한 그래핀-은 나노유체 제조조건을 규명한다. 제작된 고농도의 그래핀-은 나노용액을 열교관기의 주요 재질인 동판에 나노코팅을 하여 그래핀과 은이 갖는 열전달 향상은 물론 항균성까지 보장되는 차세대용 친환경 열교환기 개발을 시도한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
ㅇ 최근 발견된 그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조로서 기존의 탄소나노튜브(CNTs)에 대하여 열전도율이 2배이상 높은 소재로서 무한한 가능성을 제시하고 있으며 금속계열에서 열전도성이 매우 높은 은(Ag)은 항균성이라는 새로운 가치를 내포하고 있다.
ㅇ 그래핀-은 입자의 기계적 분쇄, 혼합 가공은 강력한 원심력을 이용하는 유성볼밀(Planetary Ball Mill)장치를 사용하며, 불순물을 제거하기 위한 화학적 방법은 HNO₃와 H₂SO₄를 이용한 세척방법을 사용함으로서 높은 부유성 및 분산성을 갖는 나노유체(농도 범위 0.01w%~ 5w%)의 제조조건을 규명한다.
ㅇ 새롭게 제조된 고농도의 그래핀-은 나노용액을 열교환기용 동판에 나노코팅을 실시하여 그래핀에 의한 높은 열전달과 은의 항균성을 나타내는 고효율 친환경 열교환기 개발을 시도한다. 여기서 그래핀-은의 나노코팅은 톨루엔(Toluene),아크릴(Acrylic)의 혼합액을 가열건조 과정으로 가능하며, 최적의 코팅 형성 시 요구되는 혼합비도 도출한다. 이를 위하여 다음과 같이 년차별 연구목표 및 세부 연구항목을 설정한다.
(1)그래핀-은 나노입자의 기계적 분쇄 메카니즘 특성 연구
· 유성볼밀장치를 이용한 입자 분쇄 특성 규명
· 그래핀-은 나노입자의 결정구조 변화 규명
(2)그래핀-은 나노입자를 이용하여 고농도 나노유체의 최적 제조 특성 연구
· 농도변화(0.01w%~5w%)에 대한 부유성 및 분산성 변화 규명
· 농도변화에 대한 나노유체의 열전도율 및 시간 변화 특성 규명
(3)그래핀-은 복합재를 이용한 고농도 용액의 열교환기 표면 코팅 특성 연구
· 고농도 그래핀-은 수용액의 나노코팅 막 제조 실험
· 그래핀-은 나노코팅에 의한 열전달 및 항균성 실험

□ 연구개발결과의 중요성
ㅇ 기술적 및 경제 산업적 측면
· 그래핀-은 나노입자 및 나노유체 관련 열전달 성능 향상 기술 확보
· 차세대용 친환경 열교환기의 기술 개발
· 분쇄기술 확보를 통한 산업적 응용 분야 확대
· 나노분말을 유체내에서의 활용 분야를 확대하여 새로운 연구분야개척
ㅇ 인력 양성적 분야
· 나노분야는 국내에서도 고급 인력이 부족하며 핵심 고급 인력양성 기대
· 정부추진 녹색성장 산업과 부합하는 인재 양성 가능
· 기계공학 분야에 나노분말을 활용가능한 기술인력 양성

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 연구의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 연차별 연구의 내용 및 결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 37