초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 히트파이프의 안정성을 향상시키기 위해 윅-구조물 정량화 및 설계 기술 개발을 목표로 하고 있다. 잘 설계된 윅-구조물은 강한 모세관력(capillary force)을 갖는 동시에 원활한 수준의 작동 유체공급 유량을 만족해야 하나, 이 둘은 trade-off 관계에 있으며, 동적인 환경에서 윅-구조물 표면이 갖는 젖음 특성은 구조물의 characteristic length, porosity,윅-구조물 두께 등이 복합적으로 영향을 주기 때문에 특정한 종류의 표면 구조에 한해서 parametricstudy가

□ 연구개요
본 연구는 히트파이프의 안정성을 향상시키기 위해 윅-구조물 정량화 및 설계 기술 개발을 목표로 하고 있다. 잘 설계된 윅-구조물은 강한 모세관력(capillary force)을 갖는 동시에 원활한 수준의 작동 유체공급 유량을 만족해야 하나, 이 둘은 trade-off 관계에 있으며, 동적인 환경에서 윅-구조물 표면이 갖는 젖음 특성은 구조물의 characteristic length, porosity,윅-구조물 두께 등이 복합적으로 영향을 주기 때문에 특정한 종류의 표면 구조에 한해서 parametricstudy가 주로 이루어져, 일반적인 설계 절차를 적용하기가 어렵다. 이에 윅-구조물의 정적인 젖음 특성을 설계/평가에 이용하기에는 한계가 있어, 윅-구조물의 동적인 젖음 특성을 기반으로 실제 히트파이프의 운전 한계에 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 특히, 최근 적층제조 기술의 발달로 인해 설계 자유도가 늘어나게 되어 설계의 중요성이 더욱 중요해지고 있다.
따라서 본 과제에서는 정적인 표면 젖음 특성의 정량화 기술이 아닌, 동적 젖음 특성을 기반으로 히트파이프용 윅-구조물의 성능 관련 지표를 정량화하고, 이를 기반으로 고성능/고안정성 히트파이프를 구현하기 위한 향상된 윅-구조물의 설계 기술을 개발하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
먼저, 히트파이프 설계 변수 및 운전 한계에 대한 이론적 분석 연구를 통해, 윅-구조물의 의해 영향을 받는 히트파이프의 주요 운전한계를 정의하였고, 히트파이프 설계전산코드를 통한 파라미터 분석 결과, 윅-구조물의 형상에 의해 투과성(permeability)과 최대 모세관 압력(Max. capillary pressure)이 결정되고, 이 두 파라미터가 운전한계 결정에 크게 관여함을 보였다. 최대 모세관 압력과 투과성의 상관관계를 이론적으로 분석하여, 고성능의 윅-구조물을 설계하는 개념을 도출하였다.
또한, 성능이 향상된 윅-구조물의 개념을 검증하고, 윅-구조물 특성을 실험적으로 정량화하기 위한 연구를 수행하였다. 표면에 미세한 구조물을 가지는 스크린 메쉬윅 시편을 이용해 표면 개질 효과를 분석하는 동시에 윅-구조물의 특성을 실험적으로 정량화하였다. 또한 비정형의 미세 구조 사이의 투과성을 측정하는 실험 연구를 통해, 이론적으로 반영이 어려운 투과성을 실험적으로 정량화하는 방안을 제시하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구개발결과는 히트파이프의 안정성 향상에 결정적인 역할을 하는 윅-구조물에 대한 특성 정량화와 이를 통한 설계 기술 개발에 핵심적으로 기여할 수 있으며, 구체적으로는 운전 한계 현실화를 통해 운전 가능 영역 확장, 윅-구조물 정량화를 통해 설계/구현의 효율성 확보, 향상된 성능의 윅-구조물 개발에 적용해 고성능/고안정성 히트파이프 구현, 히트파이프의 경제성 및 안정성 신장, 히트파이프 고성능화에 기여해 신산업 분야 적용이 기대된다.
또한 고안정성/고성능의 히트파이프를 위한 윅-구조물 설계 기술은 장기적으로 고온수전해 수소생산, 초소형원자로, AMTEC 등 미래 에너지 디바이스/시스템 응용에 폭넓게 활용될 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 12
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 14
• 끝페이지 ... 19