• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05b
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• pp.2177-2181
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• 2007

In this paper, effective thermal conductivities of water-based $Al_2O_3$-nanofluids with low concentration from 0.01 vol. % to 0.3 vol. % are experimentally obtained by transient hot wire method (THWM). The water-based $Al_2O_3$-nanofluids are manufactured by two-step method which is widely used. To examine suspension and dispersion characteristics of the water-based $Al_2O_3$-nanofluids, Zeta potential as well as transmission electron micrograph (TEM) is observed. We confirm the manufactured $Al_2O_3$-nanofluids have good suspension and dispersion. The effective thermal conductivities of the water-based $Al_2O_3$-nanofluids with low concentration are enhanced up to 1.64% compared with that of DI water at $21^{\circ}C$. In addition, experimental results are compared with theoretical results from Jang and Choi model.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.74.1-74.1
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• 2011

탄소나노튜브는 높은 전기 전도성과 열 전도성을 가지며, 이러한 특성 때문에 21세기를 주도해 나갈 수 있는 차세대 첨단 소재로서 각광을 받고 있다. 또한 최근에는 나노공학기술의 발달로 인하여 획기적으로 높은 열전도도를 나타내는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nanotubes, MWCNTs)의 대량 생산이 가능하게 되면서 다중벽 탄소나노튜브의 높은 열전도도 특성을 이용하여 탄소나노튜브를 기본 유체 및 기능성 유체에 안정하게 분산 시킨 후 이를 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 탄소나노튜브를 유체에 안정하게 분산시키기 위한 방법으로는 기계적 분산법, 물리적 흡착에 의한 분산법, 화학적 개질에 의한 분산법이 있다. 따라서 본 연구에서는 이들 분산 방법과 탄소나노튜브 입자의 물성치에 따른 나노유체의 특성을 알아보기 위하여 나노유체의 열전도도와 점도 특성을 비교 분석하였다. 모든 물성치는 같지만 탄소나노튜브의 길이만 다른 두 종류의 다중벽 탄소나노튜브에 각각 계면 활성제(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS) 100 wt%와 고분자 화합물(Polyvinyl Pyrrolidone, PVP) 300 wt%를 첨가하여 나노유체를 제조하였으며, 산화처리 된 다중벽 탄소나노튜브(Oxidized Multi-Walled Carbon Nanotubes, OMWCNTs)를 증류수에 초음파 분산하여 산화나노유체를 제조하였다. 나노유체의 열전도도는 전기 전도성 유체의 비정상 열선법(Transient Hot-wire Method)을 이용하여 측정하였고, 나노유체의 점도는 회전형 디지털 점도계를 이용하여 측정하였다. 실험 결과, 상온에서 동일 혼합비의 나노유체를 비교했을 때, 산화나노유체가 SDS 100 wt%, PVP 300 wt%를 혼합한 다른 나노유체보다 높은 열전도도 특성을 보였으며 점도 특성 또한 가장 낮은 것으로 측정되었다. 특히 상온에서 0.1vol%의 산화 CM-100 나노유체는 증류수보다 열전도도가 8.34%가 증가하였고, $10^{\circ}C$의 저온에서는 상온에서 증류수와 비교하여 측정된 열전도도 값보다 0.36%가 감소한 7.98%가 증가함을 보였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 높은 열전도도를 필요로 하는 열교환기의 작동유체나 기타 활용 분야에 대한 기초 자료로써 유용한 정보를 제공할 것이라 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.111-115
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• 2012

In this paper, the thermal conductivities of ethylene glycol. based ZnO nanofluids manufactured using the pulsed wire evaporation method are experimentally measured using the transient hot wire method at temperatures in the range of $10^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$. For this purpose, ethylene glycol.based ZnO nanofluids with 1%, 3%, and 5.5% volume fractions were manufactured using the pulsed wire evaporation method. Transmission electron microscopy (TEM) was performed to investigate the suspension stability of the ethylene glycol.based ZnO nanofluids. Based on the experimental results, the thermal conductivities of ethylene-glycol-based ZnO nanofluids increase with increasing volume fractions of ZnO nanofluids. The maximum enhancement of the thermal conductivity is 26.5% for a volume fraction of 5.5% at $22^{\circ}C$. Finally, the experimental results are compared with conventional models such as the Maxwell and Hasselman & Johnson models.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.16 no.12
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• pp.1126-1133
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• 2004

This paper presents an experimental measurement of effective thermal conductivity in an adsorbent packed bed with silica gel A type. The effective thermal conductivity was measured under different conditions of the adsorbent bed temperature, pressure, particle size and water content by using the transient hot wire method. The measured effective thermal conductivity showed to become bigger with decreasing particle size or increasing water content, but it was a little affected with increasing bed temperature and pressure. The bed temperature was varied in the range of 1$0^{\circ}C$ (equation omitted) T (equation omitted) 5$0^{\circ}C$ and the pressure in the range of 10 kPa (equation omitted) P (equation omitted) 190 kPa. The results show that 0.10～0.18 W/mㆍK of effective thermal conductivity measured for the zero water content.

• Journal of the KSME
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• v.16 no.2
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• pp.116-121
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• 1976

Non-steady hot wire method was adopted to measure thermal coductivity of paraffin wax in the phases of liquid and solid for the utilization of thermal energy storage. The instrument was tested with the measurement of thermal conductivity of water at various temperatures. The reproducibility of the instrumetn was found to be ${\pm}2%$, in which the results for water agree with the literature values. The thermal conductivity of paraffin wax varies from 0.177 W/m C to 0.236 W/m C when the phase changes from liquid to solid near the melting temperature.

• Journal of Energy Engineering
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• v.20 no.3
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• pp.209-215
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• 2011

In this study, for efficiency enhancement of low temperature heat exchanger, the thermal conductivity and the viscosity of carbon nanofluids and oxidized carbon nanofluids were measured at $10^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$, respectively. Carbon nanofluids were made by ultrasonic-dispersing ones in distilled water after Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) mixed Sodium Dodecyl Sulfate (SDS, 100 wt%), Polyvinyl pyrrolidone (PVP, 300 wt%) each. Oxidized carbon nanofluids were made by ultrasonic-dispersing Oxidized Carbon Nanotubes (OMWCNTs) in distilled water. The thermal conductivity of carbon nanofluids was measured by using a transient hot-wire method. The viscosity was measured by using a digital viscometer. As a result, the thermal conductivity of oxidized carbon nanofluids was the highest of those compared and the other carbon nanofluids at the same mixture ratio and temperature, and the viscosity was measured the lowest of those compared and the other carbon nanofluids.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.129.1-129.1
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• 2011

최근 급격한 경제성장과 고도 산업사회로의 전환에 따라 에너지 수요가 크게 증가하고 있다. 이에 따라 석유, 가스 등 화석에너지의 소비량과 온실가스 배출량이 급격히 늘어나고 있는 실정이다. 따라서 화석에너지의 소비와 온실가스 배출을 저감시키기 위해 친환경적인 에너지를 이용하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이와 같은 노력 중 하나가 바로 태양열에너지를 이용하는 방법이다. 태양열에너지는 자원 고갈의 우려가 없고, 에너지의 이용 과정에서 공해 물질을 배출하지 않아 대체 에너지원으로 각광을 받고 있다. 하지만 에너지 밀도가 낮고 에너지의 공급이 기상조건에 따라 큰 영향을 받으므로 태양열에너지를 이용하기 위해서는 효율적인 집열시스템이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 우수한 열적특성을 가진 탄소나노유체를 히트파이프 작동유체에 적용하여, 태양열 집열기의 효율을 향상시키기 위해 탄소나노유체의 열전도도 및 점도특성을 비교분석하였다. 나노유체는 에탄올에 산화 다중벽 탄소나노튜브(Oxidized Multi-walled Carbon Nanotubes, OMWCNTs)를 혼합하고, 초음파 분산하여 제조하였다. 에탄올-산화탄소나노유체의 열전도도와 점도는 저온($10^{\circ}C$), 상온($25^{\circ}C$), 고온($70^{\circ}C$)에서 측정하여 비교분석하였으며, 열전도도는 전기 전도성 유체의 비정상 열선법(Transient Hot-wire Method)을 이용하여 측정하였고, 점도는 회전형 디지털 점도계를 이용하였다. 실험 결과 0.1 vol%의 에탄올-산화탄소나노유체의 열전도도는 기본 유체 대비 33.72%($10^{\circ}C$), 33.14%($25^{\circ}C$), 32.26%($70^{\circ}C$)가 향상되었으며, 점도 또한 기본유체보다 크게 증가하지 않아 히트파이프 작동유체로서 우수한 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 태양열 집열기 히트파이프의 효율 향상을 위한 기초자료로써 유용한 정보를 제공할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.46-46
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• 2008

스텔스 기능을 가진 군사용 항공기는 레이다 망의 추적을 피하기 위해 일반 냉각수 대신에 절연유를 냉각매체로 사용한다. 그러나 절연유는 물에 비하여 열전달특성이 매우 낮기 때문에 항공기 전기전자 기기/부품 발열부를 효과적으로 냉각시키지 못하는 한계성을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 나노유체(Nanofluid) 개념을 이용하여 절연유에 알루미나 및 질화알루미늄 나노분말을 미랑 분산시킨 나노절연유를 제조하고 이것의 열전달특성을 순수 절연유의 그것과 비교 평가함으로써, 냉각특성이 크게 개선된 새로운 냉매로서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 다만 나노절연유를 제조함에 있어서 가장 큰 장애물은 오일에 대한 분산성 확보에 있기 때문에, 비드밀 및 초음파를 이용한 나노분말 응집체의 습식분산 및 분산제를 이용한 친유성 표면개질을 동시에 수행함으로써 장시간 안정된 분산성을 확보하도록 노력하였다. 나노유체의 열전도도 및 대류열전달계수는 비정상열선법을 이용하여 측정하였으며, 유체 속의 분말 분산 상태는 원심력을 이용한 분산안정성 평가장치 및 cryo FE-SEM을 이용하여 확인하였다. 또한 분말 형상이 대류열전달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 알루미나 나노분말은 구상과 침상의 분말을 모두 사용하였고, 질화알루미늄 외에 다이아몬드 나노절연유도 함께 제조, 평가함으로써 냉각 및 절연특성, 그리고 물리화학적 안정성이 우수하고 실적용 가능성이 가장 높은 재료를 도출하고자 하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.33 no.7
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• pp.55-64
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• 2017

A geological repository has been considered one of the most adequate options for the disposal of high-level radioactive waste. A geological repository will be constructed in a host rock at a depth of 500~1,000 meters below the ground surface. The geological repository system consists of a disposal canister with packed spent fuel, buffer material, backfill material, and intact rock. The buffer is very important to assure the disposal safety of high-level radioactive waste. It can restrain the release of radionuclide and protect the canister from the inflow of groundwater. High temperature in a disposal canister is released into the surrounding buffer material, and thus the thermal transfer behavior of the buffer material is very important to analyze the entire disposal safety. Therefore, this paper presents a thermal conductivity prediction model for the Kyungju compacted bentonite buffer material which is the only bentonite produced in Korea. Thermal conductivity of Kyungju bentonite was measured using a hot wire method according to various water contents and dry densities. With 39 data obtained by the hot wire method, a regression model to predict the thermal conductivity of Kyungju bentonite was suggested.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.18 no.5
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• pp.401-412
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• 2016

It is extremely difficult to apply conventional grouting methods to subsea tunnelling construction in the high water pressure condition. In such a condition, the rapid artificial freezing method can be an alternative to grouting to form a watertight zone around freezing pipes. For a proper design of the artificial freezing method, the influence of salinity on the freezing process has to be considered. However, there are few domestic tunnel construction that adopted the artificial freezing method, and influential factors on the freezing of the soil are not clearly identified. In this paper, a series of laboratory experiments were performed to identify the physical characteristics of frozen soil. Thermal conductivity of the frozen and unfrozen soil samples was measured through the thermal sensor adopting transient hot-wire method. Moreover, a lab-scale freezing chamber was devised to simulate freezing process of silica sand with consideration of the salinity of pore-water. The temperature in the silica sand sample was measured during the freezing process to evaluate the effect of pore-water salinity on the frozen rate that is one of the key parameters in designing the artificial freezing method in subsea tunnelling. In case of unfrozen soil, the soil samples saturated with fresh water (salinity of 0%) and brine water (salinity of 3.5%) showed a similar value of thermal conductivity. However, the frozen soil sample saturated with brine water led to the thermal conductivity notably higher than that of fresh water, which corresponds to the fact that the freezing rate of brine water was greater than that of fresh water in the freezing chamber test.