초록 ▼

□ 연구개요
근접장 복사열전달이란 방사체와 흡수체의 표면 사이의 거리가 열적 복사의 특성 파장 (상온에서 약 10 μm) 보다 작을 때 물체 사이의 복사열전달량이 매우 커지게 되는 현상을 말한다. 그동안 금속-유전체 다층구조 혹은 박막구조에 의해 지원되는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 근접장 복사열전달 변화가 이론적, 실험적으로 규명되었다. 격자구조를 사용하면 다층구조 혹은 박막구조에서는 지원되지 않는 다른 공명조건을 이용하여 근접장 복사열전달을 제어할 수 있기 때문에 학술적 가치가 매우 높다. 그럼에도 불구하고 공정 및 나노거

□ 연구개요
근접장 복사열전달이란 방사체와 흡수체의 표면 사이의 거리가 열적 복사의 특성 파장 (상온에서 약 10 μm) 보다 작을 때 물체 사이의 복사열전달량이 매우 커지게 되는 현상을 말한다. 그동안 금속-유전체 다층구조 혹은 박막구조에 의해 지원되는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 근접장 복사열전달 변화가 이론적, 실험적으로 규명되었다. 격자구조를 사용하면 다층구조 혹은 박막구조에서는 지원되지 않는 다른 공명조건을 이용하여 근접장 복사열전달을 제어할 수 있기 때문에 학술적 가치가 매우 높다. 그럼에도 불구하고 공정 및 나노거리 유지의 어려움으로 인해서 아직까지 실험적으로 규명되지 못했다. 본 연구는 격자구조를 이용한 근접장 복사열전달을 측정하는 것을 목적으로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
격자구조에 의한 근접장 복사열전달을 가장 잘 보여줄 수 있는 물질을 선정하기 위해 인 도핑 실리콘, 유리, 금 세가지 물질에 대한 복사 열전달 계산을 수행하였다. 인 도핑 실리콘이 다른 두 물질에 비해 근접장 복사열전달량이 클 뿐 아니라, 평판대 평판 복사열전달과 격자구조 대 평판 복사열전달의 차이가 크게 나타났기 때문에 실험 물질로 선정하였다. 격자구조를 제작하기 위해서 UV 사진 공정과 보쉬법의 심도 반응성 식각 공정을 이용했다. 제작된 격자구조를 평가하기 위해 주사전자 현미경을 이용하여 격자구조의 단면을 검사하였고 목표대로 공정된 것을 확인할 수 있었다. 격자구조 복사열전달 실험을 위해 격자구조, 히터, 거리센서를 포함하는 멤스 디바이스를 제작하였다. 방사체 파트 디바이스는 유리 기판으로 제작되었으며 금속 박막 히터를 포함하고 있다. 방사체 면은 정전용량의 전극 역할을 할 수 있기 때문에 거리센서로도 사용된다. 흡수체 파트는 격자구조를 제작하기 위해 실리콘 웨이퍼로 제작하였다. 흡수체 파트에는 거리를 측정하기 위한 네 개의 거리센서를 포함하고 있다. 격자구조 근접장 복사열전달 측정값을 이론값과 비교하였고 300 - 2500 nm 진공거리에서 격자구조에 의해 변화된 근접장 복사열전달을 성공적으로 측정할 수 있었다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
격자구조를 이용하면 마그네틱 폴라리톤, 가이드 모드 등을 이용하여 근접장 복사열 전달을 변화시킬 수 있으므로 이것의 물리학적 특성을 실증하는 것은 매우 중요하다. 본 연구진은 기 연구수행 경험을 바탕으로 거리에 따른 격자구조 근접장 복사열 전달을 측정을 성공할 수 있었다. 본 연구결과는 세계 최초로 격자구조를 이용한 근접장 복사열전달을 측정했다는 점에서 상당한 가치가 있다. 근접장 복사 열전달의 가장 유망한 응용분야인 근접장 열광전지는 방사체와 열광전지 셀 사이의 복사 열전달을 이용하여 전기를 생산하는 장치다. 격자구조를 도입하면 추가적인 물리적 특성을 이용할 수 있기 때문에 장치의 효율을 더욱 향상 시킬 수 있다는 점이 이론적으로 보고된 바 있다. 따라서 본 연구에서 실증한 격자구조 복사열전달은 고성능 근접장 열광전지 제작에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 목적 ... 4
• 나. 연구의 가설 및 최종목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 연구개발과정 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 가. 정성적 연구개발성과 ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 끝페이지 ... 20