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나노유체에 의한 열전달 향상의 고찰

전문가 제언: ○ 금속액체의 열전도율은 비금속액체의 열전도율보다 매우 높다. 그러므로 부유하는 고체 금속입자를 가진 유체의 열전도율은 기존의 열전달 유체보다 상당히 높아진다고 예상할 수 있다. 오늘날에는 나노기술의 발전으로 평균크기가 50nm 이하의 입자를 생산할 수 있게 되었다. 나노급의 금속입자는 물, 에틸렌글리콜 또는 엔진오일과 같은 산업용 열전달유체 내에 부유입자로서 첨가될 수 있는데 이러한 나노유체는 유체의 열전달 특성을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 열전달 유체이다.

○ 나노급 입자는 물리적으로 기체의 응축 또는 화학적 합성기술에 의해 만들 수 있다. 기체의 응축공정에서는 원재료를 증발시키고 이 증기를 나노급 입자로 급속 응축시켜 나노입자를 만들 수 있다. 화학적 방법은 수용성염의 원재료를 에어로졸로 변환하고 이를 분무건조 시스템으로 건조시킨 후에 용제의 급속한 증발과 침전에 의해 선행 분말을 만들며 유동반응로를 이용하여 선행 분말을 나노입자 분말로 만든다.

○ 나노유체는 나노입자를 기반유체 내에 분산시켜 만든다. 나노유체는 체적에 비해 큰 표면적을 가진 나노입자가 부유하기 때문에 높은 열전달능력과 안정성을 가진다. 재래식 유체의 유속을 증가시켜 2배의 열전달 향상을 얻으려면 10배의 펌프동력이 필요하다. 그러나 나노유체가 재래식 유체에 비해 3배의 열전도율을 가지면 유속의 증가 없이 2배의 열전달 향상을 얻을 수 있다. 따라서 나노유체를 사용하면 펌프동력을 크게 절감할 수 있다.

○ 나노유체의 특성, 생산 및 산업적 응용에 관한 연구는 1990년대에 미국의 Argonne National Laboratory에서 집중적으로 수행하였으며 그 후 이에 관한 연구는 미국, 유럽, 일본 및 중국을 비롯하여 세계적으로 확산되었다. 우리나라의 나노유체 연구는 2000년대에 들어서며 시작되었는데 현재는 대학교와 연구기관이 중심이 되어 활발히 전개되고 있다. 특히 이 분야는 국가적인 주요 기술개발 과제로서 연구되고 있으며 한국연구재단의 연구자금 지원을 받고 있다.

저자: Lazarus Godson, B. Raja, D. Mohan Lal, S. Wongwises
자료유형: 학술정보