비등 열전달 시스템은 각종 발전 시스템, 열교환기, 냉방 및 냉동 시스템과 같이 다양한 산업에서 이용되며 매우 중요시 되고 있다. 또한 비등 열전달 시스템에서의 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계 및 안정성을 나타내는 중요한 인자이다. 따라서 비등 열전달 시스템의 성능을 높이기 위해 임계 열유속을 향상시키려는 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 최근에는 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 임계 열유속을 크게 향상 시킬 수 있다고 보고되었다. 하지만 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 나노입자가 열전달 표면에 침착되는 현상을 유발하며 열전달 시스템의 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 그래핀 나노유체의 파울링 현상에 따른 열적 특성을 분석해 보았다. 그 결과 산화 처리된 그래핀 나노 파울링은 유속과 파울링을 위한 코팅시간이 증가할수록 산화 처리된 그래핀 나노유체의 임계 열유속이 크게 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 임계 열유속은 증가하나 비등 열전달 표면의 온도가 크게 증가하고 있음을 확인하였다. 그리고 열전달 계수는 유동이 없는 순수 물 비등 열전달 계수와 비교하여 감소하는 것으로 나타났다.
해양환경 오염에 대한 관심이 많아지면서 해양환경 인자에 대한 감시가 그 중요성을 더해 가고 있다. 지금까지는 이에 대한 감지를 위한 센서의 부재로 인하여 해수를 채취하여 실험실에서 고가의 장비를 이용하여 분석하여 왔다. 이는 해양의 실시간 감시가 어려울 뿐 아니라 급변하는 해양 상태를 정확하게 파악하기 어려운 면이 있어왔다. 이러한 단점을 보완하기위해서 나노기술을 이용한 해양용 센서 개발이 시급히 요구되는 바 이에 대한 기술적인 분야와 특징 및 타당성을 검토하였다 현재 기술적으로 개발이 가능하고 국제적으로 경쟁력이 있는 분야로는 나노스핀소자를 이용한 바이오분자 감지, 탄소나노튜브의 전도성 변화에 따른 해양인자 감시기술, 그리고 나노반도체를 이용한 적조관련 미생물 감지 기술을 제시하였다. 이 기술들의 특징과 해양환경에서의 적용을 위하여 개발하여야 할 요소 기술을 찾아보고 문제점들을 극복할 수 있는 방안을 제시하였다.
최근 공산품에 나노기술의 활용이 점점 확대되고 다양한 나노제품이 출시되면서 나노물질의 인체 및 환경에 대한 유해성 문제가 주요한 사안으로 대두되고 있다. 이러한 위험성을 인식하여 EU 및 미국 등에서는 나노물질에 대한 규제를 강화하는 추세이다. 그러나 현재 국내에는 나노관련 법규가 미흡한 형편이다. 무엇보다도 소비자에게 밀접한 공산품의 나노물질 규제정책은 소비자의 안전을 위해 시급히 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 규제정책 도입을 위한 기반연구로서 공산품에 함유된 나노물질에 대한 규제정책 도입을 위한 분석을 실시한다. 본 연구에서는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법을 적용하여 규제정책을 평가하고 가장 적합도가 높은 최적 규제정책을 선택한다. 규제정책은 자율규제, 제품라벨링, 정부등록제를 대상으로 하며 정책평가기준은 시행성(효과성), 경제성, 수용성, 보호성으로 설정한다. 평가 결과 최대 적합도를 가지는 제품라벨링 정책을 최적 규제정책으로 선택한다.
최근 나노물질의 산업 및 생활분야의 광범위한 사용으로 인한 나노안전성이 대두되고 있다. 특히 다양한 목적에 의해 가공된 나노물질의 잠재적 독성이 문제가 되고 있기 때문에, 지속가능한 나노물질 산업의 발전을 위해서는 적극적인 나노 안전성에 대한 연구가 진행되어야 한다. 현재까지 나노물질의 일반적 급성, 만성독성에 대한 연구는 비교적 활발하게 진행되고 있지만, 나노물질의 다세대 영향에 대한 연구는 시간적 및 실험적 제약으로 인해 미흡한 실정이다. 생태계 내 나노물질의 다세대 연구는 일반적 독성 종말점을 이용한 후세대 영향 연구와 나노물질의 세대 간 거동을 확인한 세대전이 연구로 나뉘어 진행되고 있다. 본 연구는 나노물질의 다세대 영향 및 전이연구 추세를 확인하고 제한점을 제시하여 앞으로의 연구방향을 제시하는데 그 목적이 있다. 나노물질에 대한 학술연구를 대상으로 문헌조사를 실시하였으며, 각 분야별 자료를 수집하고 비교분석하였다. 조사결과 후세대 영향을 확인한 연구는 총 13건 이었으며, 생존률, 생식률 그리고 운동성과 같은 지표를 이용하여 다음세대에 전달되는 영향을 확인하였다. 그리고, 7건의 세대전이 연구에서는 후세대로 전달된 나노물질을 다양한 이미징 기법을 통하여 확인하였다. 현재까지 나노물질이 후세대에 미치는 독성영향의 메커니즘은 밝혀진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 나노물질의 다세대 연구추세를 분석하고, 후세대영향과 세대전이의 상호보완적 연구방향을 제시하였다.
임계 열유속 현상은 열전달 시스템에서 가열조건이나 유동조건이 변함에 따라 열전달 표면 부근의 유체상태가 액체에서 기체로 바뀌면서 열전달계수가 급격히 감소하는 현상을 말한다. 임계 열유속 발생 시 핵 비등 영역에서 순간적으로 막 비등 영역으로 넘어가면서 원전 시스템의 물리적 파괴를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 임계 열유속 현상은 시스템 설계 및 안전해석 뿐만 아니라, 열교환 및 냉각 장치 설계에서 중요하게 고려되고 있다. 특히, 비등 열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하게 된다. 따라서 원전 시스템을 보호하면서 성능을 극대화시키기 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이며, 임계 열유속 향상을 위한 대안 중 하나로서 열적 특성이 우수한 나노유체를 열전달 시스템에 적용하여 임계 열유속 향상을 위한 연구가 지속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체를 사용하여 각각 0.5 m/s, 1.0 m/s, 1.5 m/s의 유속에서 임계 열유속과 열전달 계수를 측정하였다. 그 결과 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 유속이 증가 할수록 임계 열유속이 증가하는 것을 확인 하였으며, 순수물과 비교하여 최대 62.64% 증가함을 확인하였다. 그리고 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 비등 열전달 계수 또한 유속이 증가 할수록 비등 열전달 계수가 증가하는 것을 확인하였며 최대 24.29% 증가함을 확인하였다.
해수 중 존재하는 유해화학물질 검출을 목적으로 센서 시작품 제작하고 성능을 확인하였다. 센서 시작품은 검지부, 기구부, 구동부로 구성하였다. 센서의 검지부는 ITO (Indium-Tin-Oxide) 금속산화물 나노입자 (metal oxide nanoparticle) 필름을 기판위에 인쇄하여 제작하였고, 온도와 HNS 농도를 동시에 검출할 수 있도록 2개의 검출 부분을 갖도록 설계하였다. 센서의 기구부는 검지부와 구동부를 연결하며, 검출에 영향을 줄 수 있는 화학적 반응을 막기 위해 테프론 재질을 이용하여 제작하였고, 특히 검지부의 착탈이 용이하도록 설계 하였다. 구동부는 브릿지 회로와 아두이노 보드를 이용하여 전원 공급과 데이터 측정 및 디스플레이가 가능하도록 제작하였다. 시작품의 성능에 대해서는 기존의 수질 센서를 참고한 성능 사양을 제시하고, 유기용제를 사용한 검지부와 시작품의 동작을 확인하여 응답 (ΔR), 검출하한 (Limit of Detection), 응답시간 (response time), 오차 (error) 등을 평가하였다. 또한 해수 중 동작 특성을 파악하여 설계 사양이 구현되었는지 확인하였다.
본 연구의 목적은 나노기술에 대한 일반인의 인식과 참여를 제고하기 위해 '소비자 모니터링'이라는 대중참여모델을 고안하고 그 실행결과를 검토하는데 있다. 모니터 요원은 서울과 부산 지역에 거주하는 30~40대 여성 22명이었다. 이들은 모두 대학 시절 이공계를 전공했기 때문에 과학기술에 대한 일반 지식을 갖추고 있었다. 모니터 대상은 일상생활에 사용되는 나노제품 167개였고, 모니터 기간은 약 1개월이었다. 주요 결과는 다음과 같다. 제품에 '나노'라는 용어의 정의와 나노물질의 크기를 적시한 수는 2개(1.2%)였다. 제품에 적용된 나노기술의 내용을 충분히 설명한 수는 15개(9/0%)였다. 제품의 기능이 향상된 이유를 충분히 설명한 수는 14개(8.4%)였으며, 과장이나 잘못된 지식이 표현됐다고 의심되는 수는 27개(16.2%)였다. 또한 인체와 환경에 대한 위해 가능성이 의심되는 수가 88개(52.7%)였으며, 안전성과 관련한 설명을 명시해야 한다고 지적된 수는 84개(50.3%)였다. 모니터 요원들은 이번 경험을 토대로, 정부가 나노제품의 안전성을 입증해주는 인증제도를 조속히 도입할 것을 촉구했으며, 기업이 나노제품의 설명서에 상세하고 신뢰감 있는 내용을 담을 것을 요구했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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