초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 최근의 연구자들에 의한 많은 노력들이 초소수성(또는 초발수성) (superhydrophobicity)을 가지는 표면을 개발하는 것에 집중되었다는 점을 언급하며, 응축 열전달 상황에서 초소수성 표면이 항상 응축을 위한 최적의 표면 조건이 되지 않을 수 있다는 사실을 주장한다. 이러한 주장을 전제로 실제 응축 열전달 응용에 가장 보편적으로 사용되는 알루미늄 표면에 소수성 및 친수성 성격을 동시에 가지는 패터닝을 효과적으로 구현하여 응축 열전달 개선 및 결빙 방지 등의 효과를 이루고자 하는데 연구의 목적을

□ 연구개요
본 연구에서는 최근의 연구자들에 의한 많은 노력들이 초소수성(또는 초발수성) (superhydrophobicity)을 가지는 표면을 개발하는 것에 집중되었다는 점을 언급하며, 응축 열전달 상황에서 초소수성 표면이 항상 응축을 위한 최적의 표면 조건이 되지 않을 수 있다는 사실을 주장한다. 이러한 주장을 전제로 실제 응축 열전달 응용에 가장 보편적으로 사용되는 알루미늄 표면에 소수성 및 친수성 성격을 동시에 가지는 패터닝을 효과적으로 구현하여 응축 열전달 개선 및 결빙 방지 등의 효과를 이루고자 하는데 연구의 목적을 둔다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 알루미늄 표면 위에 친소수 혼성 패터닝을 형성하기 위한 잉크젯 프린팅 방법을 고안하고, 다양한 혼성 패터닝의 응축기제 및 거동을 파악하기 위한 실험 장치를 구성하였다. 기본 스트라이프 혼성패턴의 친소수 간격에 따른 응축량 데이터를 수집하였고 수식화를 통해 상관식 유도 및 최적 친/소수 혼합 스트라이프 패턴을 도출하였다. 최적 혼합 스트라이프 패턴은 극친수성 표면 대비 응축율이 15%가 증가하였고 극소수성 표면 대비 25%만큼 증가하였다. 스트라이프 패턴에 더불어 마름모 및 프랙탈 패턴과 같은 다양한 혼성패턴을 제작하고 각각의 응축수량 및 응축율이 비교되었다. Sierpinski 프랙탈 패턴에서 극친수성 표면 대비 21.25%의 응축율 향상을 보였다. 대부분의 연구가 수직방향 응축에 집중되어있고, 수평방향 응축에 대한 연구가 미흡하다는 점을 인식하고, 수평방향 응축조건에서 친소수 혼성 패터닝의 영향을 평가하였다. 수평방향에서 응축수의 움직임을 제어하기 위해 라플라스 압력을 발생시킬 수 있는 라플라스 패턴을 제작하였다. 최적 라플라스 혼성패턴은 극친수성대비 27.3% 증가된 응축율을 보였다. 또한 열전달계수는 극친수성대비 39.7% 만큼 증가하였다. 이는 라플라스 압력에 의해 응축수가 방향성을 가지고 원하는 지점으로 이동함으로써, 응축이 효과적으로 발생함을 가시화를 통해 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
응축 열전달은 기체에서 액체 상태로 상변화가 일어날 때 잠열의 형태로 이동하는 열의 흐름이다. 열 시스템의 안정적인 구동 및 결빙방지를 위해 응축 열전달이 효율적으로 이루어져야 함은 명백한 사실이다. 본 연구는 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 친소수 혼성 패터닝을 제작하고 성능을 검증하였다. 혼성 패터닝을 이용해 응축율을 균질 표면에 비해 높은 수준으로 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 수평응축 시 라플라스 패턴을 제안함으로써 방향에 무관하게 응축율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 응축성능을 증가시키기 위한 대안으로써 경제성과 효율성을 모두 갖춘 획기적인 방법론을 제시하였다. 산업 전반에 바로 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 본연구는 열전단 분야에 한정되지 않고 습공기 담수화와 같은 미래지향적 분야에도 기여할 것으로 사료된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 끝페이지 ... 20