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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이규대 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
정지환
발행연도
2019
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수28

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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응축현상은 공조시스템, 열교환기, 냉각장치 등 다양한 산업분야에서 관찰할 수 있으며 증기가 과냉각표면에 접촉하여 포화온도 이하의 상태로 변화할 때 발생한다. 표면에서 생성된 액적은 물질전달 과정을 통해 크기가 성장하며, 임계 크기를 초과하게 되면 중력의 영향을 받아 표면에서 미끄러진다. 액적과 고체표면 사이의 접착력을 계산한 선행연구에서는 Young’s equation을 기반으로 선 접촉을 고려한 모델을 개발하였다. 제안된 방법은 액적의 부착력을 예측하기 위해 액적의 형상정보, 접촉각, 표면장력 등을 사용하였다. 그러나 선 접촉을 고려한 모델은 평면에서 특정 용액을 제외한 나머지 표면에서 잘 예측하지 못하는 결과를 보였다. 이를 해결하기 위해 접촉면적을 고려한 모델이 제안되었다. 이 모델은 표면에서 부착력보다 큰 외력이 액적에 작용할 때 미끄러지거나 구른다고 가정하였고 선 접촉에 비해 평면에서 모델의 정확도가 향상된 결과를 보였다. 본 연구에서는 미세구조물 표면을 제작하여 접촉면적에 따른 부착력 변화를 분석하였으며, 미세구조물 표면에서 선 접촉을 고려한 모델과 접촉 면적을 고려한 모델을 이용하여 실험값과 비교하였다. 미세구조물 표면은 MEMS 가공기술을 이용하여 2 ㎛ 정사각형크기와 8 ㎛ 높이를 가지며 구조물의 종횡비가 1:1, 1:2, 1:5의 형상을 가지도록 제작하였다. 또한, 표면에 소수성을 부여하기 위해 PPFC를 2000 Å 두께로 증착시켰다. Cassie-Baxter 모델을 따르는 액적의 경우 용액에 관계없이 구조물의 종횡비가 커질수록 높은 접촉각과 낮은 임계경사각에서 액적이 미끄러졌으며, 종횡비가 1:5인 구조물 표면에서 액적은 진동이나 외부적인 요인에 의해 Cassie-Baxter 모델에서 Wenzel 모델로 전이되었다. 미세구조물 표면에서 선 접촉을 고려한 모델과 접촉면적을 고려한 모델의 정확도를 평가한 결과 접촉면적을 고려한 모델이 예측값 평균 9.1%로 선 접촉의 모델 예측값 평균 18.7%보다 더 좋은 예측 결과를 보였다.

목차

1. 서론 1
1.1 연구의 배경과 목적 1
1.2 선행연구 2
1.2.1 응축 2
1.2.2 접촉각 6
1.2.3 부착력 12
1.3 연구목표 14
2. 실험장치 및 실험방법 17
2.1 미세구조물 표면 제작 17
2.2 접촉각 측정 장치 25
3. 실험결과 및 고찰 30
3.1 액적의 형상정보 30
3.2 접촉각 측정 33
3.3 접촉력 예측 및 비교 46
3.4 젖음면적을 고려한 접촉에너지 예측 및 검증 52
3.5 구조물 유무에 따른 부착력 비교 69
4. 결론 76

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