초록 ▼

연구개요
연구의 목표는 “연구실에서 확인되고 있는 다양한 초음파 캐비테이션 현상을 실제 산업현장에 적용하기 위한 중·대형 초음파 반응기 기초설계인자 도출”이며, 이를 위해 초음파 반응기 설계와 관련된 의문 중 가장 필수적으로 수행되어야 하는 주제들을 선정하여 세부 연구를 수행하였다. 선정된 초음파 반응기 설계 관련 연구 주제들은 관련된 연구성과가 아직 보고되지 않거나 부족하여 일반화가 어려운 주제를 중심으로 고려되었다.

연구 목표대비 연구결과
연구목표 달성을 위하여 선정된 세부 연구주제 및 그에 따른 연구결과

연구개요
연구의 목표는 “연구실에서 확인되고 있는 다양한 초음파 캐비테이션 현상을 실제 산업현장에 적용하기 위한 중·대형 초음파 반응기 기초설계인자 도출”이며, 이를 위해 초음파 반응기 설계와 관련된 의문 중 가장 필수적으로 수행되어야 하는 주제들을 선정하여 세부 연구를 수행하였다. 선정된 초음파 반응기 설계 관련 연구 주제들은 관련된 연구성과가 아직 보고되지 않거나 부족하여 일반화가 어려운 주제를 중심으로 고려되었다.

연구 목표대비 연구결과
연구목표 달성을 위하여 선정된 세부 연구주제 및 그에 따른 연구결과는 다음과 같다.
① 측면, 하단, 상단에서의 조사 중 최상의 결과를 얻을 수 있는 조사 방식은?
→ 진동자 모듈을 하단에 설치하고 상부 수면으로 초음파를 조사하는 방식
② 상단으로 초음파를 조사하는 경우 고정 반사판이 필요한가?
→ 수면이 안정화되는 경우 standing wave field가 형성되어 안정적인 초음파 화학적 반응이 발생하나 공기 주입 등으로 수면 및 수체가 불안정화되는 경우에도 높은 화학적 효과를 얻을 수 있음
③ 초음파 조사 및 그에 따른 캐비테이션 현상에 대한 최적 유효 조사 거리 혹은 유효 조사 부피는?
→ 초음파 주파수에 대한 파장의 5배에서 10배 수준까지를 고려할 수 있음
④ 초음파 주파수의 파장에 따른 설계인자 도출이 가능한가?
→ 파장을 기준으로 최적 조사거리를 선정할 수 있어 이를 통한 최적 설계가 가능함
⑤ 유입 에너지 증가 시 원 주파수와 파생 주파수의 초음파 에너지 분배는?
→ 유입에너지 증가 시 원주파수의 에너지 증가분보다 파생주파수의 에너지 증가분이 보다 큰 것으로 확인되어 부분적으로 다중 주파수 조건이 성립될 수 있음
⑥ 유입 에너지가 매우 높을 경우 진동자 주변부의 캐비테이션 버블 과잉 생성으로 초음파 에너지의 감쇄현상이 매우 크게 일어나게 되는데 이에 대한 해결책은?
→ 다양한 가스를 주입하는 등의 수체에 대한 혼합효과 적용을 고려할 수 있음
⑦ 초음파 캐비테이션 현상에 의한 산화반응을 증진시키기 위한 방안은?
→ 수체에 공기 혹은 Ar/O₂의 혼합가스 주입으로 산화력 증진 가능
⑧ 미량유기오염물질의 초음파 산화공정에서 공기 등의 가스주입으로 분해 및 무기화를 증진시킬 수 있는가?
→ 공기 등의 가스주입 및 기계적 교반 등의 비교적 간단한 방법에 의해 오염물질의 초음파 분해를 크게 증진시킬 수 있음

연구개발결과의 중요성
- 초음파 캐비테이션 현상을 이용하여 다양한 물리·화학적 효과를 유도할 수 있으며, 이를 이용하여 유기/무기 물질의 합성, 오염물질의 분해/처리, 표면 세정/세척, 추출, 물질분리 등 다양한 공정 개발 가능
- 소규모 반응기 중심인 기존 연구의 틀을 깨고 보다 근본적인 차원에서 초음파 캐비테이션 반응을 최적화함으로써 초음파 기술을 다음 단계로 도약시킬 수 있음
- 연구실에서만 확인되던 초음파 기술의 다양한 물리·화학적 현상을 실제 산업현장에 적용하기 위해서는 Scale-up 연구가 요구되었는데, 본 연구 수행을 통해 중·대형 초음파 반응기의 기초 설계인자 도출이 가능함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 4 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4 1.2. 연구개발의 최종목표 및 범위 ... 52. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6 2.1. 1차년도 연구결과 ... 6 2.2. 2차년도 연구결과 ... 10 2.3. 3차년도 연구결과 ... 133. 연구개발결과의 중요성 ... 164. 참고문헌 ... 175. 연구성과 ... 18대표적 연구실적 ... 19끝페이지 ... 22