• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.293-299
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• 2011

본 연구에서는 다양한 형상의 나노입자를 분산시킨 알루미나 나노유체의 유동 특성을 실험적으로 조사하기 위하여 나노입자의 형상 변화에 따른 알루미나 나노유체의 압력강하를 층류영역에서 측정하였다. 이를 위해 Sphere, Rod, Platelet, 그리고 Brick 의 형태를 갖는 알루미나 나노입자를 물에 분산시켜 부피비 0.3%를 갖도록 Two-step 방법으로 제작하였다. 제작된 나노유체의 분산성을 파악하기 위하여 제타포텐셜을 조사하였으며, 나노입자의 형상을 파악하기 위하여 TEM 사진을 측정하였다. 다양한 형상의 나노입자를 분산시켜 0.3%의 부피비를 갖는 나노유체의 압력강하를 측정하였을 때, 입자 형상이 나노유체의 유동특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 실험 결과를 바탕으로 나노입자의 단위질량당 표면적과 분산된 나노입자의 크기를 이용하여 나노유체의 압력강하 특성을 설명하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.153-156
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• 2010

나노유체로 기공이 채워진 규사와 같은 2상 물질의 고온에서의 유효 열전도도를 비정상열침법을 사용하여 측정하였다. 본 연구의 나노유체는 물과 0.1% 체적률의 입경이 45 nm 인 알루미나 나노입자의 혼합유체이다. 본 연구의 측정방법은 액체가 모래의 미세한 기공 내에 존재하므로, 열전도도의 측정에서의 액체의 대류에 의한 문제가 적다. 본 연구의 모래에 대한 예측모델을 사용하여 나노유체와 모래입자의 2상 물질의 유효 열전도도의 측정결과로부터, 고온의 나노유체의 열전도도를 결정하였다. 실험결과, $30^{\circ}C\sim80^{\circ}C$의 온도 범위에서 순수한 물에 대한 본 연구의 나노유체의 열전도도의 증가율은 4.87% ~ 5.48% 의 범위에서 변화하는 것으로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.16-20
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• 2007

In this paper, convective heat transfer and flow characteristics of $Al_2O_3$ nanoparticles suspended in water flowing through uniformly heated tubes are experimentally investigated under laminar flow regime. The heat transfer coefficient and the pressure drop of nanoparticles suspended in water are experimentally presented according to the pumping power. In addition, the heat transfer coefficient and the pressure drop of $Al_2O_3$ nanoparticles suspended in water are compared with those of pure water under the fixed pumping power. It is shown that the heat transfer coefficient of $Al_2O_3$ nanofluids with 0.1% volume fraction is enhanced by about 12% although the increment of the pressure drop of those is 4% compared with those of pure water.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.279-285
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• 2011

본 논문에서는 비정상열선법을 이용한 나노유체의 열전도도 측정시, 자연대류 개시점을 수치적 방법을 통하여 파악해 보았다. 측정 유체는 부피비 1, 4, 10% 를 갖는 물-기반 알루미나 나노유체이고, 이에 대한 물성치는 기존 이론모델 및 실험적 상관관계식을 이용하여 계산하였다. 비정상열선법 장치는 FDM 방식으로 모델링 되었으며, 자연대류의 개시점은 중력장하의 열선의 온도변화를 관찰함으로써 파악하였다. 자연대류의 개시점은 물의 경우 11.5 초이고, 10% 부피비에서 Maxwell 모델로 열전도도를 예측한 알루미나 나노유체인 경우 41.6 초로 계산되었다. 특히 부피비가 증가할수록 자연대류가 늦게 발생함을 확인하였으며, 계산된 결과를 이용하여 비정상열선법의 실린더 내부에서 나노유체의 자연대류 개시점을 예측할 수 있는 관계식을 제시하였다. 또한 비정상열선법으로 열전도도를 측정할 때, 기본유체의 자연대류 발생시점 이전에 측정이 이루어진다면 나노유체의 열전도도 측정시 자연대류에 의한 측정오차는 무시할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.887-894
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• 2013

복합재의 물성치 해석에 일반적으로 사용되는 일반화된 자기일치모델(Generalized Self-Consistent Model)과 수정된 에쉘비모델(Modified Eshelby Model)을 이용하여 나노유체의 열전도계수를 예측할 수 있음을 보였다. 이 유체의 열전달효과를 대폭 향상시키는 대표적인 메카니즘 중 하나인 나노입자와 기본유체 사이에 존재하는 나노층의 영향을 고려하여 나노유체의 열전도계수를 예측하였다. 본 연구는 나노층의 열전도계수가 일정한 값을 가질 때 기존 대표적인 모델과 동일한 결과를 보였으며, 선형적으로 변할 때 역시 문헌에 있는 모델과 동등한 수준의 예측 값을 보였다. 알루미나와 산화구리를 나노입자로 물과 에틸렌글리콜을 기본유체로 한 나노유체의 열전도계수에 대한 실험결과와 본 모델의 예측결과를 비교함으로써 본 모델의 타당성을 입증하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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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.

• 에너지공학
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• 제18권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 논문에서는 알루미나-물 나노유체를 사용하여 자연대류 실험을 수행하였다. 시험공간은 실린더이며 유체층 두께를 조절하여 종횡비는 10.9부터 30.4까지 변화를 주었다. 열전달계수는 순 물의 자연대류 실험과 비슷하게 30분 이내에 정상상태에 거의 도달한 것같이 보이나 경사도가 $0^{\circ}$인 경우 열전달계수가 $1{\sim}2$시간이상 감소하며 일부 종횡비에서는 열전달계수의 변동현상이 10시간이상 측정되었다. 변동형태와 주기는 종횡비와 각도에 따라 다르며 $0^{\circ}$의 경사도에서는 열전달계수의 변동주기가 $60^{\circ}$의 경사도에 비하여 2배 이상 이였다. Rayleigh 수가 $1.0{\times}10^5$ 보다 작은 경우, 평균 Nusselt 수는 $30^{\circ}$의 경사도에서 가장 높게 나타나며 $60^{\circ}$의 경사도에서 가장 낮게 나타났다. 그러나 본 실험결과도 응집된 상태의 나노유체가 사용되었으므로 일반성을 가지고 있지는 않는다.

• 한국분무공학회지
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• 제19권2호
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• pp.88-93
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• 2014

Nanofluids is that metallic or nonmetallic nanometer-sized particles are dispersed in liquid and they can be used in various fields to increase the heat transfer rate. This study conducted experiments to evaluate whether the cooling efficiency of nanofluids is better than that of water in spray cooling. A heated surface was designed and fabricated to make the temperature distribution be linear, which was confirmed by three thermocouple measurements under the heated surface. Spray cooling experiments were conducted using water, 0.2% wt. (weight), and 0.5% wt. $Al_2O_3$ nanofluids at the pressure of 0.2 MPa and 0.3 MPa. Based on the results, it is shown that the cooling efficiency of nanofluids is higher than that of water especially in the region of single phase heat transfer. As a result, we can expect that nanofluids can be used as efficient coolants in the cooling of electronic packages where the temperature of the heated surface is not high enough for boiling incipience.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.397-400
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• 2010

스크린 프린팅에서의 계면유체역학적인 문제를 알루미나 나노입자를 물에 분산시킨 점성과 탄성을 갖는 모델잉크를 대상으로 실험적으로 연구하였다. 형상이 다른 스크린 패턴을 통과한 잉크를 젖음성이 다른 고체면에 인쇄될 때 인쇄형상에 대하여 연구한 결과 고체면에의 인쇄 형상은 단순히 스크린 패턴이나 평형상태의 접촉각에 의하여만 결정되지 않음을 알 수 있었다. 또한 오목한 모서리와 볼록한 모서리의 차이는 점도에 따라 달라짐을 볼 수 있었다. 특히 잉크의 탄성이 테두리의 형태에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.