초록 ▼

□ 연구개요
본 과제는 나노기술을 기반으로 각종 산업 소재들의 거시적인 효과를 규명하고 이를 응용하는 연구임.
첫째로, 표면에 나노 구조를 생성하여 미세한 기포를 생성하는 전기부상 시스템 제작하는 것이 목표임. 이를 유수분리 분야에 활용하여 향상된 부상 및 유수분리 성능을 확보하고자 함.
두 번째로, 표면에서의 석출 현상을 유도 및 억제할 수 있는 표면 구조를 개발하고, 이를 통해 석출물 쌓임 유도 및 억제가 가능한 유동 관 시스템을 개발하고자 함.
마지막으로 5G 주파수 대역에서 작동이 가능한 안테나를 제작하

□ 연구개요
본 과제는 나노기술을 기반으로 각종 산업 소재들의 거시적인 효과를 규명하고 이를 응용하는 연구임.
첫째로, 표면에 나노 구조를 생성하여 미세한 기포를 생성하는 전기부상 시스템 제작하는 것이 목표임. 이를 유수분리 분야에 활용하여 향상된 부상 및 유수분리 성능을 확보하고자 함.
두 번째로, 표면에서의 석출 현상을 유도 및 억제할 수 있는 표면 구조를 개발하고, 이를 통해 석출물 쌓임 유도 및 억제가 가능한 유동 관 시스템을 개발하고자 함.
마지막으로 5G 주파수 대역에서 작동이 가능한 안테나를 제작하기 위해 산화구리 유전층을 제작하고, 이를 통해 제작한 단일 및 배열 안테나의 성능을 확보하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제는 크게 미세 기포 생성이 가능한 전기부상 시스템 제작, 석출 유도 및 억제 기능을 갖는 나노 구조물 제작, 산화구리 기반 5G 안테나 제작을 목표로 함.
1. 미세 기포 생성이 가능한 전기 부상 시스템 제작
다양한 재료의 표면에 나노 구조를 적용하여 이를 전기부상 시스템의 전극에 활용하였을 때 발생하는 기포의 크기 및 생성량을 통해 재료, 표면 구조, 전극 형태를 선별함. 선별된 전극을 활용하여 전기부상 시스템을 제작하였으며, 유수분리 시스템과 융합하여 기존보다 향상된 분리 효율을 갖도록 함.
2. 석출 유도 및 억제 기능을 갖는 나노 구조물 제작
표면에서 발생하는 석출 거동을 분석하기 위해 다양한 나노 구조에서 석출 현상을 분석함. 용액 과포화로 인해 석출 현상이 일어나는 경우를 용매 증발 및 용액 온도 변화로 나누어 표면 구조별 석출량을 측정해 석출 유도 및 억제가 가능한 표면을 결정하였으며, 이를 활용하여 유동 관 내 석출물 쌓임 유도 및 억제 성능을 확보함.
3. 나노 구조물 기반 고성능 5G 모바일 안테나 제작
5G 안테나의 유전층으로 활용하기 위하여 고온 가열 기반 산화구리층 제작 공법을 개발함. 개발된 공법을 활용하여 세계 최초로 산화구리 기반의 유전층을 가진 5G 모바일용 단일 안테나를 제작함. 이후 배열 안테나를 설계 및 제작하여 안테나 성능을 더욱 향상함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 과제를 통해 개발된 극친수성 알루미늄 메쉬 전극은 다양한 유종에서 높은 전기 부상 성능을 보여주어 산업 분야에 적용 가능함. 전기부상을 적용한 유수분리 시스템은 윤활유 등 폐수처리 시설에서 비용, 안정성, 환경보호 측면에서 크게 기여할 것으로 기대됨. 추가적인 화학 시약이 필요 없고, 고온과 고압을 요구하지 않아 경제적이며 안정적임.
석출 유도 및 억제가 가능한 나노 구조물은 각종 배관 시스템에 적용가능함. 석출물이 쌓이는 곳을 유도 및 억제할 수 있으므로 전체 관 시스템의 안정성을 확보할 수 있음. 이에 따라 각종 관내 석출물로 인한 만성적인 관 막힘 현상을 최소화할 수 있으며 유지 비용을 크게 절감할 수 있음. 또한, 최근 각광받고 있는 리튬 생산 공정의 고농축 염수 이송용 관 막힘 문제에 본 기술을 응용할 수 있을 것으로 기대됨.
나노구조물 기반의 5G 고성능 안테나는 모바일 안테나로 활용 가능하며 무선 신호의 송수신을 담당하여 고속으로 대용량 데이터를 전송할 수 있음. 또한, 소형화된 안테나는 모바일 단말기 내부에 공간 활용성을 높일 수 있기에 더욱 혁신적인 설계를 기대할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 나노 표면 구조물의 미세 기포 생성을 활용한 전기부상 시스템 개발 ... 4
• 2) 유도 석출 기능을 갖는 표면처리 기술 개발 ... 4
• 3) 고성능 5G 모바일 안테나 개발 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 나노 표면 구조물의 미세 기포 생성을 활용한 전기부상 시스템 개발 ... 5
• 나. 표면 나노 구조에 따른 석출 메커니즘 규명 및 유도 석출 기능을 갖는 표면처리 기술 개발 ... 7
• 다. 나노 구조물 기반 고성능 5G 모바일 안테나 개발 ... 9
• 라. 나노기술 기반 산업 소재의 거시적 효과 및 응용 연구 저변 확대를 위한 추가 수행 내용 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 가. 나노표면 구조물의 미세 기포 생성을 활용한 전기부상 시스템 개발 ... 14
• 나. 표면 나노 구조에 따른 석출 메커니즘 규명 및 유도 석출 기능을 갖는 표면처리 기술 개발 ... 14
• 다. 나노 구조물 기반 고성능 5G 모바일 안테나 개발 ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 가. 나노표면 구조물의 미세 기포 생성을 활용한 전기부상 시스템 개발 ... 15
• 나. 표면 나노 구조에 따른 석출 메커니즘 규명 및 유도 석출 기능을 갖는 표면처리 기술 개발 ... 15
• 다. 나노 구조물 기반 고성능 5G 모바일 안테나 개발 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 29