• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.16-21
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• 2013

나노유체란 유체 내에 금속 또는 비금속성 나노 크기의 입자를 분산시킨 것으로서 열전달율을 높이기 위해 다양한 곳에서 사용되어진다. 본 논문에서는 50 nm 크기의 알루미나를 증류수에 분산시켜 농도 및 유속에 따른 기본적인 열전달 특성을 알아보고자 하였다. 실험 결과 알루미나 나노유체의 농도가 증가할수록 평균 및 국소 열전달 계수가 증가하는 경향을 보였다. 또한 X/D=50~120 구간에서 6 Wt%의 나노유체의 국소 열전달 계수값이 증류수와 비교하였을 때 최대 37~46% 정도 높게 나타났다. 6 Wt% 농도에서 레이놀즈수가 1100~1300일 때 평균 열전달 계수가 증류수에 비해 큰 폭으로 증가함을 확인하였다.

• 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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• 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.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.37-41
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• 2003

열화학 기상합성법을 이용한 탄소나노튜브의 성장에서 촉매 금속 층의 형성 공정은 탄소나노튜브의 직경 및 길이를 제어해주는 가장 중요한 요소이다. 탄소나노튜브의 대량합성을 위해 자성유체를 이용한 촉매 금속 층의 손쉬운 형성공정을 개발하였다. 수용성 폴리비닐알코올과 마그네타이트 나노 입자들이 혼합된 자성유체를 다양한 기판에 스핀 코팅하여 촉매 금속 층을 간편하게 형성할 수 있었다. 자성유체 제조 시 혼합된 수용성 폴리비닐알코올은 자성유체용액의 점성을 증가 시켜 주었으며, 이러한 점성의 증가는 스핀 코팅 시 용액과 기판간의 접착력을 증대시켜 주었다. 또한 건조 과정 이후에도 잔류되어 탄소나노튜브 합성 공정 중에 촉매금속이 응집되는 현상을 방지 차여 균일한 입자 크기를 유지하도록 하였다. 이는 고밀도의 수직 배열된 탄소나노튜브의 성장의 직접적인 원인으로 생각된다. 또한 탄소나노 튜브의 대량 합성을 위해서 Si 기판 치에 알루미나와 금속 기판에서도 탄소나노튜브의 성장을 시도하였다.

• 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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• 제30권6호
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• pp.546-552
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• 2006

In this paper we report fluid flow characteristics of $Al_2O_3$ nanoparicles suspended in water. Especially, the effects of volume fraction with the range of 0.01% to 0.3% and tube diameter with $310{\mu}m$ to 1.735mm on the pressure drop and the effective viscosity of $Al_2O_3$ nanoparicles suspended in water are experimentally investigated. It is shown that the effective viscosity of water-based $Al_2O_3$ nanofluids with 0.1 Vol.% through a circular tube of 1.024mm diameter is increased to about 6%. The effective viscosity from experimental results is compared with that from Einstein model. With the comparison, we show that Einstein model for determining the effective viscosity of nanofluids is not applicable to water-based $Al_2O_3$ nanofluids.

• 한국항공운항학회지
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• 제15권3호
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• pp.1-5
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• 2007

In this paper, effective thermal conductivities of water-based Al203-nanofluids with low concentration from 0.01 vol. % to 0.3 vol. % are experimentally obtained by transient hot wire method (THWM). The water-based Al203-nanofluids are manufactured by two-step method which is widely used. To examine suspension and dispersion characteristics of the water-based A1203-nanofluids, Zeta potential as well as transmission electron micrograph (TEM) is observed. We confirm the manufactured Al203-nanofluids have good suspension and dispersion. The effective thermal conductivities of the water-based Al203-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.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2005년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.546-551
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• 2005

In this paper we report fluid flow characteristics of $AL_2O_3$ nanoparicles suspended in water. Especially, the effects of volume fraction with the range of 0.01% to 0.3% and inner diameter of tubes on the pressure drop and the effective viscosity of $AL_2O_3$ nanoparicles suspended in water are experimentally investigated. Experimental results are compared with analytic solution which can be derived with Einstein model. We confirm whether Einstein model which have been used to determine the effective viscosity of nanofluids is valid or not.

• 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.