초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 각 매질에서 발생하는 플라즈마 방전 현상에 관한 전자기적 특징 및 시스템 내부 유동 특성에 대해서 실험과 이론적 모델을 토대로 검증을 진행한다. 전자기유체역학을 활용한 기체 매질에서의 플라즈마 형성 제어와 전해질 내 기포의 유동에 대한 제어 및 3차원 실시간 가시화 기법을 연구한다. 얻어진 실험 결과들을 바탕으로 실제 응용될 수 있는 분야 및 상용화가 가능한 산업 분야의 적용에 대한 연구를 진행하며, 비선형 다중물리 모델들을 활용한 변수들의 입력으로 유동에 관련된 시스템의 효율을 확인할 수 있는 해석

□ 연구개요
본 연구에서는 각 매질에서 발생하는 플라즈마 방전 현상에 관한 전자기적 특징 및 시스템 내부 유동 특성에 대해서 실험과 이론적 모델을 토대로 검증을 진행한다. 전자기유체역학을 활용한 기체 매질에서의 플라즈마 형성 제어와 전해질 내 기포의 유동에 대한 제어 및 3차원 실시간 가시화 기법을 연구한다. 얻어진 실험 결과들을 바탕으로 실제 응용될 수 있는 분야 및 상용화가 가능한 산업 분야의 적용에 대한 연구를 진행하며, 비선형 다중물리 모델들을 활용한 변수들의 입력으로 유동에 관련된 시스템의 효율을 확인할 수 있는 해석 코드 제작을 진행한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
플라즈마 방전과 EHD 유동의 정밀 모델링을 위해, 전극의 설계 변수에 따른 방전 특성이 분석되었으며, 3차원 가시화 실험과 이론적 모델을 바탕으로 한 수치해석 기법이 개발되었다. EHD 유동 특성 및 속도 구배 예측 함수를 도출하였으며, 이차 전압을 활용한 유동 제어 방법이 제시되었다. 자기장이 인가되는 환경에서의 플라즈마 방전 특성 또한 분석되었으며, 전극 간 거리 및 자기장의 세기에 따른 유동 제어 연구가 수행되었다. 냉각 성능 및 에너지 전환 효율의 분석을 통해 플라즈마 방전이 고발열 전자 장비 냉각에 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 실시간 기포 크기 및 특성 분석을 위해서 WMS 기법이 적용되었으며, 복합적인 계면 표현을 통해 보다 정확한 WMS 수치해석 기법이 개발되었다. 공기 중 미세 입자 제거를 위해 전기집진기의 전극 구조에 대한 분석이 수행되었으며, 플라즈마 방전, EHD 유동, 미세 입자 하전 과정을 모두 모사할 수 있는 수치해석 기법을 개발하였다. 이를 바탕으로, 더 높은 집진 효율을 가지는 전극 구조가 제시되었다. 다상 유동 중 공기에서 플라즈마 방전 시 전기적 인력으로 인한 액적 상승 현상을 관측하였으며, 이를 개선하기 위한 정화 기술이 제안되었다.
각 분야에서의 새로운 해석 기법, 플라즈마 방전을 위한 효율적인 전극 구조, 기포 제어 기술이 개발되었으며, 다양한 분야로의 응용 가능성이 확인되었다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
플라즈마 방전은 전 세계적으로 중요한 문제인 환경 보호 및 에너지 재생산을 달성하기 위한 기술이다. 본 연구에서는 기체 및 액체 매질의 플라즈마 방전 특성이 분석되었으며, 이를 기반으로 플라즈마 방전과 EHD 유동을 예측할 수 있는 수치해석 기법이 개발되었다. 이는 플라즈마 방전을 이용한 매질 정화 기술의 성능 향상에 적용될 수 있어, 지속 가능한 산업 발전에 기여할 수 있다. 또한, 방전 특성 예측을 통해 높은 에너지 효율성을 가지는 선진 정화 기술 확보가 가능하다. 개발 기술은 EHD 유동을 이용한 고발열 소형 전자 장비의 냉각이나, 플라즈마 방전이 이용되는 식품 건조, 살균, 폴리머 및 나노 재료의 합성 등 다양한 산업 분야에서의 기술 혁신과 경쟁력 강화에 적용될 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 ... 4
• 2-1) 1차년도 ... 4
• 2-2) 2차년도 ... 7
• 2-3) 3차년도 ... 9
• 2-4) 4차년도 ... 12
• 2-5) 5차년도 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 48