초록 ▼

연구개요
본 연구는 배열형 초음파 트랜스듀서로부터 방사된 집속음장에 의해 현탁액속의 나노입자가 분산되는 메커니즘을 규명하고, 분산과정에 영향을 미치는 음향요소 및 시스템 요소들의 해석하다. 이 해석 결과를 기초로 하여 배열형 초음파 트랜스듀서로 구현된 고순도 대용량 나노입자 분산기법을 제안하였고, 초음파 분산기기를 시험제작 하였다. 제작된 초음파 분산기기를 이용하여 몇 가지 나노입자 파우더를 이용한 분산효과를 검증하여 본 제안법의 유효성을 확인하였다.

연구 목표대비 연구결과
1) 나노입자 분산에 영향을 미치는

연구개요
본 연구는 배열형 초음파 트랜스듀서로부터 방사된 집속음장에 의해 현탁액속의 나노입자가 분산되는 메커니즘을 규명하고, 분산과정에 영향을 미치는 음향요소 및 시스템 요소들의 해석하다. 이 해석 결과를 기초로 하여 배열형 초음파 트랜스듀서로 구현된 고순도 대용량 나노입자 분산기법을 제안하였고, 초음파 분산기기를 시험제작 하였다. 제작된 초음파 분산기기를 이용하여 몇 가지 나노입자 파우더를 이용한 분산효과를 검증하여 본 제안법의 유효성을 확인하였다.

연구 목표대비 연구결과
1) 나노입자 분산에 영향을 미치는 초음파 캐비테이션 및 초음파 스트리밍의 이론을 해석하여 물리적 특성을 분석하였고, 초음파 효과에 의한 나노입자 분산 메커니즘을 해석하여 현탁액의 분산에 기여하는 관련 요소들의 특성 및 상관성을 도출하였다.
2) 개별 초음파 트랜스듀서의 설계 및 이들을 이용한 배열형 초음파트랜스듀서의 집속초음파 음장 특성을 분석하였다. 이들 결과를 기초로 배열 트랜스듀서간의 거리, 방사면의 경사각도, 초음파방사높이와 현탁액시료 용기의 위치와의 상관관계 등을 도출하였다.
3) 동일특성의 다수의 개별 초음파 트랜스듀서를 이용하여, 나노입자가 포함된 현탁액을 분산할 수 있는 배열형 초음파 분산기기를 설계하였다. 이를 구현하기 위하여 압전진동자(PZT세라믹)의 선택하고 그의 구동 특성을 분석하였다. 또한 개별 진동자의 구동을 위하여 구동 전원부를 설계하여 배열형 초음파 트랜스듀서의 구동 모듈을 설계하였다. 진동부 및 구동부외에, 진동자배열을 위한 분산조, 전원 및 분산조의 냉각처리부, 고순도분산을 실현하기 위한 내부 구조체(나노현탁액통)등을 설계하였고, 이들을 결합하였으며, 효율적인 구동조건을 도출하여 배열형 초음파 트랜스듀서에 의한 나노입자 분산시스템 설계하였다.
4) 설계된 분산시스템에 대한 분산기법의 성능평가를 위하여, 다양한 산업분야에 이용되는 CNT, TiO2, VO2등의 입자들에 대한 분산를 수행하여 분산효과를 검토하였다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구결과는 다음과 같은 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 나노입자 제조 원천기술로의 활용가능
- 고 부가가치 부품, 소재 제품 생산의 기초기술로 활용가능
- 집속음장의 예측을 위한 시뮬레이션 기법확립
- 초음파 집속음장을 위한 압전진동자의 배열 방법 및 최적구동기법 도출
- 강력초음파 구동용 발진 및 증폭장치의 설계법 확립
- 고순도 대용량 분산기술 확보
- 항공 우주 분야의 저전력, 내방사능 컴퓨터, 극소형 우주선용 미세장치, 나노센서 및 나노전자장치로 이루어진 항법시스템, 열차단제 등의 우주선외장 코팅으로의 응용가능
- 에너지 분야에서는 소형 연로전지에 활용가능
- 연료전지용 수소저장장치로 나노구조 물질이 활용가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 내용 ... 4
• 1) 1차년도 연구수행 내용 ... 4
• 2) 2차년도 연구수행 내용 ... 4
• 3) 3차년도 연구수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 4
• 1) 정성적 연구개발 결과 ... 4
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 26