초록 ▼

연구내용
○ 형상기억합금 이용 초소형 냉각시스템 개발
- 형상기억합금 이용 실험실 규모 냉각시스템 설계 및 제작
- 형상기억합금 소재의 열역학적 특성 분석
- 시스템 효율 향상 및 사이클 주기 최소화를 위한 형상기억합금 전열면 설계
○ 냉각시스템용 형상기억합금 소재기술 개발
- 고효율, 고수명 형상기억합금 소재 개발
- 형상기억합금의 효율향상 및 피로수명 개선을 위한 가공 열처리 최적화
- 냉각시스템에 적용을 위한 형상기억합금 부품 제작
○ 형상기억합금 이용 시스템 수치해석 기술 개발

연구내용
○ 형상기억합금 이용 초소형 냉각시스템 개발
- 형상기억합금 이용 실험실 규모 냉각시스템 설계 및 제작
- 형상기억합금 소재의 열역학적 특성 분석
- 시스템 효율 향상 및 사이클 주기 최소화를 위한 형상기억합금 전열면 설계
○ 냉각시스템용 형상기억합금 소재기술 개발
- 고효율, 고수명 형상기억합금 소재 개발
- 형상기억합금의 효율향상 및 피로수명 개선을 위한 가공 열처리 최적화
- 냉각시스템에 적용을 위한 형상기억합금 부품 제작
○ 형상기억합금 이용 시스템 수치해석 기술 개발
- 형상기억합금의 형상 및 하중에 따른 변형률 예측
- 형상기억합금 소재의 형상에 따른 열교환 수치해석
- 형상기억합금 이용 냉각시스템의 모델링 및 수치해석

연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 실험실 규모 형상기억합금 이용 냉각시스템 구축
- 형상기억합금 소재 개발
- 형상기억합금 이용 냉각시스템 수치해석 기술 확보
○ 정량적 성과
- 국내특허출원 1건, 국내학술대회 발표 3건, 기술수요조사서 제출 1건
○ 기술스펙 달성 성과
측정방법
⋅형상기억합금의 기능피로수명: 평가규격은 ASTM E9을 따르며 시험 전 후의 총 길이변화로 측정
⋅성분계 정확도: X-ray fluorescence spectrometry를 이용하여 평가규격 ASTM E 1621를 준용하여 측정
⋅냉각시스템 열량: 시험규격 KS B ISO5151을 준용하여 자체평가 진행

기술적 우수성
○ 형상기억합금(Shape memory alloy)의 탄성열량효과(Elastocaloric effect)를 활용한 열제어 기술
- 탄성열량효과는 외부응력에 대한 물질의 열적 반응을 의미하며 차세대 냉각시스템의 유력한 대체기술로 최근 많은 관심을 받고 있음(2014 미국 에너지성 보고)
- 형상기억합금의 초탄성(Superelasticity) 거동 시 외력에 의해 응력유기 말텐사이트 변태가 일어나며 이때 발생하는 잠열(Latent heat)을 열제어에 활용가능
- 형상기억합금의 탄성열량효과를 이용한 냉각시스템은 기존 증기압축식 시스템에서 사용되는 냉매를 사용하지 않으므로 냉매 이용에 따른 지구 온난화 등의 환경문제를 해소 가능
- 증기압축식 냉매를 이용한 시스템을 형상기억합금의 탄성에 의한 잠열을 활용한 열펌프(Heatpump)으로 대체할 수 있음

성과활용 계획
○ 열적특성에 관한 기본 데이터 확보를 이용하여, 개발수치의 정량목표 기준점 수립
- 형상기억합금 조성 별 잠열량 특성분석을 통해 온도 및 잠열량 기본 데이터 확보
- 기본 데이터를 바탕으로 냉각시스템 개발에 필요한 기준 수치 정립
- 수치해석 자료 확보를 통해 향후 용량 확대에 활용
○ 예상 논문
- 형상기억합금 조성 별 상변화 온도 및 잠열량 특성 변화
- 형상기억합금의 열전달 특성 파악 및 냉각시스템 특성 분석 등
○ 연구성과 홍보 강화
- 학술대회 참여를 통한 연구성과 홍보
○ 중대형 연구과제 기획 추진
- 본 과제를 통한 기초 데이터를 바탕으로 산업통상자원부 미래선도품목
수요조사서 작성 및 제출완료, 차후 연구과제 기획 추진

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기관주요사업 연구보고서 ... 3
• 기관주요사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 개 요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 11
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 12
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 13
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 32
• 제 3 장 연구성과 활용 시나리오 ... 36
• 제 1 절 연구성과 활용 시나리오 ... 36
• 제 4 장 참고문헌 ... 37
• 끝페이지 ... 38