• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.433.2-433.2
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• 2014

그래핀(graphene)은 탄소나노튜브(CNTs)에 비해 가격 경쟁력이 있고 우수한 광투과성과 전기 및 열 전도성을 갖고 있어 반도체 소재, 방열 소재, 접점 소재 등에 적용 가능성이 높은 재료로 주목받고 있다. 특히 모바일 디바이스의 소형화, 고집적화 등의 이슈로 인해 그래핀 소재의 방열 소재 적용을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 한편 산화 구리 나노선(CuO Nanowire)은 전기 및 열전도도가 우수하고 1차원 나노 구조는 부피대비 큰 표면적, 종횡비가 커서 뛰어난 열전도 구조로서 방열 소재로 응용되기 좋은 조건을 갖고 있다. 본 연구에서는 2차원 구조의 그래핀 나노플레이트(Graphene Nanoplatelet)와 1차원 구조의 CuO NW를 하이브리드화를 통해 열전도도 향상를 개선시키고자 하였다. 소재 합성은 GNP에 Cu 무전해 도금을 진행한 후 열산화 방식을 적용하여 CuO NW를 직접 성장시키는 방식으로 진행하였다. 합성된 GNP-CuONWs 다차원 나노구조체의 열전도도 측정은 에폭시에 분산시켜 레이져 플레쉬법을 이용하였다. 미세 구조 관찰 결과, CuO NW 성장 거동은 열처리 온도 및 시간 그리고 O2 가스의 순환 환경이 주요인자로 작용하는 것을 확인하였다. 열전도도 향상은 다차원 구조의 특성으로 인해 면접촉과 선접촉이 동시에 이루어졌기 때문인 것으로 분석되었으며, 이러한 CuO NWs morphology와 열전도도 향상과의 상관 관계에 대해 논의할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.391-391
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• 2009

결정질 실리콘 태양전지의 통합화에는 최근 열전소자와의 통합화를 통한 연구가 진행이 활발해지고 있으며, 이 경우 주로 태양전지와 열전소자의 박막화를 이용한 방법이 주를 이루고 있다. 이 경우 모듈화를 위해서는 in-line system을 이용한 방법이 강구되고 있으며, 솔라셀과 열전소자를 Tandem 구조에 적용할 경우 미국의 연구소 및 대학의 simulation에 의하면 에너지변화효율을 65%까지 올릴 수 있다는 보고가 되어 지고 있다. 그러나 이 경우 새로운 시설 및 기술의 확보에 큰 자본을 투입해야하는 경제적인 문제가 있다. 또한 최근의 silicon 결정질 solar cell 원료의 가격이 1년전에 비해 1/4로 급격하게 떨어진다는 점에서 박막화에 대한 투자는 일부나라에서 정체의 수준까지 다다르게 되었다. 따라서 본 연구에서는 40X40X3mm 크기의 열전소자를 결정질 silicon 솔라셀에 부착하는 방법으로 통합화를 시도하였으며, 모듈화에는 EVA film을 사용하지 않는 방법을 이용한 batch 법으로 모듈을 제작하고, 그 특성을 비교하였다. 그 결과 통합된 솔라셀-열전 모듈의 에너지변환효율은 동일한 크기의 솔라셀을 사용하여 제작한 모듈에 비해서 $60^{\circ}C$에서 공냉을 이용하여 측정한 결과 약 8% 개선효과가 있었으며, 보다 더 나은 결과를 도출하기위해 열전소자쪽에 냉각수나 냉각판을 설치하는 시도가 요구된다.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.2 no.2
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• pp.142-150
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• 2003

Turbulent flows and related heat transfer in a square heated duct is investigated by a turbulence model and a large eddy simulation. The cooling channel of calorimeter is modeled to the square duct. The nonlinear k-ε-fμ model of Park et al. [3] is slightly modified and their explicit heat flux model is employed. The Reynolds number is varied in the range 4000≤Reｂ≤20000. The heat transfer is closely linked to the secondary flows which driven by the turbulent motion. Its magnitude is 1~3% of the mean streamwise velocity. The relation of Nu~Re0.8Pr0.34 is validated by comparing with the predicted Nu of k-ε-fμ model. Finally, the coherent structures and thermal fluctuations are scrutinized.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.1
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• pp.29-36
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• 2015

Exact comparisons of the thermal conductivities of the base fluid and a nanofluid are very important in the early stages of nanofluid development. A simple procedure of measuring the thermal conductivity of the two fluids by the transient hot wire method and numerically dividing these values is used for this purpose. However, because the experiments are not performed simultaneously and the physical properties of the measurement system are sometimes not properly known, large errors are incurred during the evaluation process. This article proposes a new apparatus for thermal conductivity comparison where the working principle is mainly based on relative measurement rather than absolute measurement. The measuring circuit and data processing steps are explained in detail; a validation test was performed using the well-known glycerine and engine oil.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.1
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• pp.21-28
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• 1995

A portable type K thermocouple thermometer is designed and fabricated to compensate the linearity to the high temperature $1000^{\circ}C$. The problems to be solved, which use a thermocouple thermometer are the compensation of the nonlinearity characters and reference compensation. The nonlinear character of the thermocouple is compensated, using an EPROM, and the reference compensation done using an IC AD595A. Before this compensation, there was the maximum error of $23.6^{\circ}C$(2.69%) at $876^{\circ}C$. However the results measured by the portable type K thermocouple thermometer fabricated show the character of the error of ${\pm}2^{\circ}C$(0.2%) in the range of the total temperature. This character satisfies the precision specifications of the type K thermal sensors in the range available $1000^{\circ}C$, which can be measured by the use of type K thermocouples. Therefore the portable type K thermocouple thermometer fabricated can be comparatively exactly used for the wide range of temperature of interest. Then this technique of compensating the nonlinear characters can be applied to the other kinds of thermal sensor compensation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.253-253
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• 2015

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 특히 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 대한 관심이 크다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복할 수 있다는 장점을 가진다. 좋은 성능의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야 한다. 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조와 비교하여 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 ZnO와 SnO2를 동시에 첨가한 In2O3 박막의 전기적 특성과 열전 특성에 관한 연구를 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.10 no.6
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• pp.966-975
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• 1986

유한한 열전도율과 두께를 갖는 수평동심원관 내의 층류자연대류 문제를 유한차분법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 동심원관 내에는 전도-대류가 복합되어, 전체-유체 경계면에서의 온도분포는 미리 알려져 있지 않다. Prandtl수를 0.7, L/D$_{i}$ = 0.8로 고정하고 각각의 Rayleigh수와 열전도계수의 비, 기하학적변수에 대하여 계산을 수행하였으며, 그 결과를 등온 수평동심원관의 경우와 비교하였다. Rayleigh수와 t/D$_{i}$가 클수록, 열전도계수의 비 K가 작을수록 열저도 효과는 강하게 나타났으며, 국소등가전도계수와 온도분포에 비하여 속도분포는 영향을 덜 받는다는 것이 밝혀졌다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.25-33
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• 2006

거칠기가 한 벽면과 두 벽면에 설치된 사각채널에서 비압축성 유체유동과 열전달을 조사하기위해 3차원 수치모사를 행하였다. CFX (version 5) software package 를 사용하여 계산하였다. 거친 벽은 $45^{\circ}$경사진 거칠기가 설치되어 있다. 채널의 4 벽면은 일정한 열 유속으로 가열하였다. 수치계산 결과는 실험값과 잘 일치 하였다. 연구의 조건은 거칠기 피치와 높이의 비가 8이고, 거칠기 높이와 채널 수력직경의 비가 0.067이며, 레이놀즈수의 범위는 7,600에서 24,900이었다. 연구의 결과는 열전달계수와 마찰계수는 사각채널에서 거친 벽면의 수가 클수록 증가 함을 보였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.272-277
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• 2001

An experimental study of jet impinging the non-isothermal heating surface with linear temperature gradient is conducted with the presentation of the turbulent flow characteristics and the heat transfer rate, represented by the Nusselt number. The jet Reynolds number ranges from 15,000 to 30,000, the temperature gradient of the plate is 2~4.2$^{\circ}C$/cm and the dimensionless nozzle to plate distance (H/D) is from 2 to 10. The results show that the peak of heat transfer rate occurs at the stagnation point, and the heat transfer rate decreases as the radial distance from the stagnation point increases. A remarkable feature of the heat transfer rate is the existence of the second peak. This is due to the turbulent development of the wall jet. Maximum heat transfer rate occurs when the axial distance from the nozzle to nozzle diameter (H/D) is 6 or 8. The heat transfer rate can be correlated as a power function of Prandtl number, Reynolds number, the dimensionless nozzle to plate distance (H/D) and temperature gradient (dT/dr). It has been found that the heat transfer rate increases with increasing turbulent intensity. The wall jet is influenced by temperature gradient and the effect becomes more important at higher radii.