초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목표는 초미세 다공성 유동제어 기술을 이용하여 지속 가능한 생체 모사 기반 물 수확(water harvesting) 시스템을 개발하는 것으로서, 일교차를 이용하거나 저전력으로 담수를 확보할 수 있는 기술임. 본 과제에서는 식물의 유체현상 이해를 바탕으로 식물 구성 요소 시스템을 개발하고 이를 통합하여 신개념의 물 수확 장치를 개발함. 구체적으로
▶ 식물 구성 요소 시스템(뿌리, 줄기, 잎)의 유동 메커니즘을 규명하고, 모사 시스템을 개발하였으며, 통합 시스템 제조 기술을 확보함.
▶ 식물 구성

□ 연구개요
본 연구의 목표는 초미세 다공성 유동제어 기술을 이용하여 지속 가능한 생체 모사 기반 물 수확(water harvesting) 시스템을 개발하는 것으로서, 일교차를 이용하거나 저전력으로 담수를 확보할 수 있는 기술임. 본 과제에서는 식물의 유체현상 이해를 바탕으로 식물 구성 요소 시스템을 개발하고 이를 통합하여 신개념의 물 수확 장치를 개발함. 구체적으로
▶ 식물 구성 요소 시스템(뿌리, 줄기, 잎)의 유동 메커니즘을 규명하고, 모사 시스템을 개발하였으며, 통합 시스템 제조 기술을 확보함.
▶ 식물 구성 요소 연구를 통합한 식물 모사 물 순환 시스템 연구를 수행함. 특히 신개념의 지속 가능한 생체 모사 기반 물 수확 시스템을 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
2015년부터 2018년까지 수행한 1단계 연구에서 축적한 초미세 다공성 유동제어 원천기술 및 생체 모사 기반 제조 기술을 도입하여, 뿌리 모사 고효율 흡수 시스템, 줄기 모사 스마트 이송 시스템, 잎 모사 증발 최적화 시스템 및 지속 가능한 물 수확 시스템을 개발하였고, 이를 융합하여 새로운 개념의 지속 가능한 생체 모사 기반 물 수확 시스템을 개발함. 구체적 연구 결과를 요약하면 다음과 같음.
▶ 식물 구성 요소 시스템 개발.
• 뿌리 모사 고효율 흡수 시스템 개발.
- 고효율 흡수를 위한 멀티스케일 3차원 수염뿌리 시스템 특성 연구.
- 고효율 흡수를 위한 멀티스케일 3차원 수염뿌리 시스템 제작.
- 뿌리 모사 고효율 흡수 시스템 개발.
• 줄기 모사 스마트 이송 시스템 개발.
- 줄기 모사에 특화된 전기 방사 3D printing 기술 개발.
- 하이드로젤 기반 유체 이송 시스템 개발.
- 줄기 모사 스마트 이송 시스템 디자인 법칙 개발.
• 잎 모사 증발 최적화 시스템 및 물 수확 시스템 개발.
- 증발 환경 제어를 통한 증발 극대화 기술 및 액체 포집 및 정수 원천 기술 연구.
- 잎 모사 증발 최적화 시스템 개발.
- 지속 가능한 물 수확 시스템 개발.
▶ 개발된 식물 구성 요소 시스템을 통합하여 식물 모사 물 순환 시스템 개발. 식물 모사물 순환 시스템과 지속 가능한 물 수확 시스템을 통합하여 신개념의 지속 가능한 생체모사 기반 물 수확 시스템 개발.

□ 연구개발결과의 중요성
연구의 중요성은 아래와 같이 요악할 수 있음.
▶ 식물 구성 요소 시스템 연구의 중요성
선행된 식물 구성 요소 시스템의 메커니즘 규명 및 모사 시스템 제조 기술은 통합 시스템 구축을 위한 선행연구 역할을 수행하였을 뿐만 아니라, 다수의 마이크로 유체 및 고체역학 관련 연구가 파생되었고 저명한 전문 학술지에 게재되는 등 성과를 인정받음.
▶ 식물 모사 물 순환 시스템 연구의 중요성
식물을 총체적으로 모사하여 신개념 물 수확 시스템의 안정적 동작을 위한 기술을 개발함. 이렇듯 식물 모사 물 순환 시스템을 이용하여 식물을 이해하는 생체모방 공학적 연구는 요소 연구를 수행할 시 간과할 수 있는 식물의 총체적 물 순환 특성을 이해하는데 도움을 줌. 또한, 제작된 식물 모사 물 수확 시스템은 향후 예견되는 각종 환경문제를 이해하고 극복하는데 도움을 줄 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 뿌리 모사 고효율 흡수 시스템 ... 5
• (2) 줄기 모사 스마트 이송 시스템 ... 9
• (3) 잎 모사 증발 최적화 시스템 및 물 수확 시스템 ... 13
• (4) 생체 모사 기반 지속 가능한 물 수확(water harvesting) 시스템 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• (1) 식물 구성 요소 시스템 연구의 중요성 ... 18
• (2) 식물 모사 연구의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 34
• 끝페이지 ... 49