초록 ▼

연구개요
본 연구는 동절기에 발생하는 결빙 현상에 현제 사용되는 해결책이 있지만, 더 나은 효율의 제빙 기술이 끊임없이 요구되어지기 때문에 수행되었다. 기존의 화학적인 방법으로는 안정성 및 보증 기간이 확실히 규명되지 않았다. 이는 안전사고가 발생할 시 큰 피해를 일으키므로 효율적이면서도 지속성을 갖는 제빙 기술이 필요하다. 이를 해결하기 위해 압전소자를 활용한 제빙 기술과 레이저 표면처리를 이용한 금속 표면을 발수표면으로 제작하여 물이 표면에서 젖지 못하게 하고, 표면에 얼음이 형성이 되어도 얼음과 금속 표면을 분리시키는 압

연구개요
본 연구는 동절기에 발생하는 결빙 현상에 현제 사용되는 해결책이 있지만, 더 나은 효율의 제빙 기술이 끊임없이 요구되어지기 때문에 수행되었다. 기존의 화학적인 방법으로는 안정성 및 보증 기간이 확실히 규명되지 않았다. 이는 안전사고가 발생할 시 큰 피해를 일으키므로 효율적이면서도 지속성을 갖는 제빙 기술이 필요하다. 이를 해결하기 위해 압전소자를 활용한 제빙 기술과 레이저 표면처리를 이용한 금속 표면을 발수표면으로 제작하여 물이 표면에서 젖지 못하게 하고, 표면에 얼음이 형성이 되어도 얼음과 금속 표면을 분리시키는 압전소자를 활용한 제빙 기술을 제안한다.

연구 목표대비 연구결과
얼음형성방법, 얼음특성, 제빙방법, 제빙기제를 통해 결빙기본특성을 파악한다. 압전소자 관련변수의 영향파악, 압전소자에 의한 제빙 메커니즘 규명, 최대응력인가영역 파악을 통해 압전소자-얼음 반응 특성을 연구한다. 압전소자를 활용하여 얼음을 분사시키는 것을 파악하였고, 압전소자에 인가하는 전기 신호에 따른 얼음의 분리 특성을 관찰하였다.
레이저표면처리가 가능한 재료파악, 표면처리진행, 관련변수 영향파악을 통해 레이저표면처리 관련 연구를 진행한다. 레이저 표면처리를 진행 후 SMA490A 금속에 발수성 표면이 제작되는 것을 관찰하였고, 시간이 지나도 일정 수준의 발수성 표면이 유지되는 것을 관찰하였다.
연구추진에 있어 국내, 국외 아직 본 연구와 같이 복합적인 제빙 기술을 다룬 선행 연구가 거의 진행되지 않았다. 기초적인 연구부터 진행하며 기존의 제빙 기술을 보안하고 보다 효율적인 기술을 제안하기 위해 본 연구를 진행하였다.
레이저를 이용한 발수표면형성과 압전소자를 이용한 제방빙기술개발의 기본특성을 파악한다는 측면에서는 연구목표를 달성하였다. 하지만, 구체적인 변수의 변화가 제방빙에 미치는 영향이나 최적화를 위한 연구가 정량적으로 진행되지 못하였다.
생애첫연구의 목적적인 기초연구의 관점에서는 목표를 달성하였다. 본 연구과제의 지원으로 유관논문도 목표보다 많이 발간하였고, 그를 기반으로 2019년 중견연구(2019~2023)를 지원받았다. 생애첫연구의 기초연구를 통해 본연구의 실용화 가능성을 확인하였고, 구체적인 변수 분석이나 최적화는 실용화과제를 통해 추가적으로 진행할 예정이다.

연구개발결과의 중요성
본연구의 활용계획이나 기대효과의 관점에서 연구개발결과의 중요성을 판단할 수 있다.
· 학문적 활용계획: 1)제방빙기술의 체계적 정리를 통해 레이저표면처리와 압전소자 응용분야로 확장 및 사업화의 기초자료로 활용; 2)철도분야 원천특허 및 해외 우수 저널 게재하고 국제공동연구를 위한 기초자료로 활용
· 고안전 고속철도 실용화에 활용 계획:1)동절기 설빙 낙하로 인한 피해 예방 기술에 기초적인 기술 자료로서 활용 가능; 2)실제 상황 모사 등 구체적인 기술 검증을 위한 연구에 활용; 3)기존 제빙 기술 하이브리드 형태의 제빙 기술로 활용
· 기술적 기대효과: 1)대한민국에서 제·방빙기술의 원천 기반기술 확보 및 선행연구를 주도하고, 후방산업의 기술개발 가속화, 전방산업의 기술적 선택폭을 확대할 수 있음; 2)통일시대 대륙철도 연계차량 동절기 피해 예방 기술의 선제적 확보하고, 혹한기 기후 지역으로의 철도차량 수출 경쟁력 기반 기술의 확보
· 경제산업적 기대효과: 1)제·방빙기술의 원천 기반기술 확보를 통한 기술수출 및 수익료 수익창출; 2)레이저가공 및 압전소자 개발 업체의 제·방빙 산업적용분야 발굴을 통한 매출확대; 3)효율적 제방빙 시간 감소를 통해 운행지연시간 최소 및 수익극대화; 4) 제·방빙기술을 저온환경에 노출된 구조물, 교통수단 및 교통인프라 등에 활용하여 신산업 창출 및 산업 구조 개선
· 사회적 기대효과: 1) 제·방빙시간 절감을 통한 사회연결 가속화: 2)제·방빙 자동화를 통한 관련 종사자의 근무시간 절감과 삶의 질 개선; 3)동절기 대량수송기계의 국민안전기술확보; 4) 전문인력양성을 통해 일자리확보; 5)세계적 기술선도를 통한 선진국으로써 국가 이미지 제고

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1. 얼음의 접착력 파악 및 제방빙실험장치 ... 5
• 2.2. 레이저를 이용한 발수표면 제작 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 3.1. 연구 개발 성과의 활용 방안 ... 12
• 3.2. 기대효과 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 31