• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.63-70
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• 2001

재료의 열확산계수를 비접촉적인 방법으로 구하기 위하여 광열편향법에 대한 3차원 모델을 해석하였다. 이 방법은 가열빔이 재료에 광학적으로 흡수될 때 검사빔의 초기궤적이 시편과 시편주의 매질의 온도상승으로 인하여 나타나는 굴절지수의 구배에 의하여 검사빔이 편향되는 원리를 이용하는 것이다. 기존의 연구에서는 주로 가열빔과 검사빔의 상대거리를 변화시키면서 편향의 위상각을 측정하여 열확산계수를 결정하였다. 하지만 본 연구에서는 고정된 상대거리에서 가열빔의 변조주파수를 변화시키면서 편향의 위상각을 계산하여 열확산계수를 구할 수 있는 관계식을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 열확산계수 결정 방법은 다른 방법에 비하여 실험과 해석이 간단하고 비교적 측정하기가 어려운 상대거리에 영향을 받지 않는 방법이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.9-9
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• 2008

일반적으로 섬광법으로 열전도율을 구하기 위해서는 섬광법으로 열확산계수를 측정하고, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)로 비열측정을 하며 아르키메데스의 원리를 이용한 용적밀도를 구하여 이들 각각의 값을 사용하여 열전도율을 얻는다. 따라서 열전도율을 정밀하게 측정하기 위해서는 이 세 가지 물성치를 측정할 때 수반되는 오차요인을 종합적으로 검토하여 개선하는 것이 매우 중요하다. 섬광법으로 열확산계수를 측정할 때 시료의 전면에 조사되는 빛의 흡수율을 향상시키고 배면에서의 온도상승의 감지를 증대할 목적으로 시료 양면에 흑연코팅을 하게 된다. 이때 코팅된 흑연이 시료에 부가적으로 열저항을 증가시켜서 열확산계수를 측정하는데 가장 큰 오차요인이 되고 있다. 한편 비열은 대부분 DSC로 측정하는데, 시료와 용기의 열접촉 정도에 따라 큰 오차요인이 되기도 한다. 본 연구에서는 열확산계수를 정밀하게 측정하기 위해서 시료에 부가적인 열저항으로 작용하는 흑연코팅의 두께와 시료배면에서의 온도상승곡선 간의 상관관계를 실험식으로 도출하였으며 이방법은 열확산계수를 정밀하게 측정하는데 매우 유효한 방법임이 입증되었다. 또한 DSC의 접촉에서의 문제점을 해결하기 위해서 시료배면에서의 무차원 시간축(t/$t_{max}$)을 도입하였으며. 무차원 시간축에 따른 온도상승 곡선에서 표준시료와 측정시료의 half time($t_{1/2}$)의 0.5 배와 1.5배 사이 구간을 적분한 뒤 비교하여 열량계산으로부터 비열을 구하는 방법을 새롭게 개발하였으며 기존의 DSC에 비하여 정밀도를 향상시킬 수 있었다. 결론적으로 새롭게 제안된 측정기법들은 열확산계수 및 비열 혹정 시의 근본적인 오차요인을 혁신적으로 해결함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 열전도율을 측정할 수 있음을 입증할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.3 no.4
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• pp.143-150
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• 1979

이온 질회강 확산층의 열확산 계수를 섬열광 확산 계수측정법에 의하여 실험적으로 구하였다. 섬광 열확산 계수 측정법은 둥근 원판모양의 얇은 시편전면에 순간적으로 걍렬한 열을 가하여 확산시킨후 후면에서 증가되는 온도를 기록하여 컴퓨터에 의한 데이타 소거법을 이용해서 열확산 계수를 측정하는 것이다. 본 연구에서는 섬광 열 확산 계수 측정법에 의하여 지극히 얇은 재료의 열확산 계수를 측정 할 수 있음을 입증하였으며, 구조용 재료가 상온에서 갖는 열 확산계수를 이온질화 처리를 하지 않았을 경우와 이온질화 처리를 하였을 경우의 두가지로 나누어 측정하였다. 위의 실험결과로부터 이온질화처리를 실시하면 약 10% 까지 열확산 계수가 증가하는 것을 발견하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.7 no.4
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• pp.477-482
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• 1983

섬광법의 응용범위를 증대하기 위하여 시편 저, 후면에서 복사와 대류 열손실이 있고, 전면에 임 의 열원이 가해지는 3층 복합재료의 열확산 방정식을 Green 함수를 도입하여 해석하였다. 본 해 석결과는 고체 재료를 1층 재료로 표면처리를 실시한 얇은 층 또는 코오팅 재료를 2층재료로, 용 기내에 들어있는 액체나 기체를 3층 재료로 하여 저온으로부터 고온에 이르기까지 광범위한 온 도에 걸쳐 열확산 계수를 구하는데 응용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.185-185
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• 2016

아크릴계 수지(resin)에 인조 흑연과 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 1:1 비율로 혼합한 충전제(filler)와 용제(solvent) 및 기타 첨가제(additives)를 혼합하여 방열도료를 제조하여 수직방향 열전도도를 상온에서 평가하였다. 충전제의 함량을 1, 2, 5 중량 %로 변화시키며 원료들을 준비하여 교반기로 혼합한 뒤 3단 롤 밀(three roll mill)로 분산공정을 진행하여 3 종류의 도료를 제조하였다. 제조한 도료를 가로 11 mm, 세로 11 mm, 두께 0.4 mm의 Al 5052 알루미늄 기판에 스프레이 코팅 방식으로 도포한 후 $150^{\circ}C$에서 30분 동안 열경화 건조 과정을 거쳐 샘플을 제작하였다. 측정 시료의 형상은 대략적으로 Fig. 1과 같다. 열전도도는 식 $k={\alpha}{\cdot}C_p{\cdot}{\rho}$를 사용해서 계산된다. 여기서 k는 열전도도($W/m{\cdot}K$), ${\alpha}$는 열확산계수($mm^2/s$), $C_p$는 비열($J/kg{\cdot}K$), ${\rho}$는 밀도($g/cm^3$)를 나타낸다. 열확산계수는 독일 NETZSCH 사의 Laser Flash Analysis 장비(모델명 LFA 457)를 사용하여 측정하였는데, 기판 뒤쪽에서 레이저를 조사하고 도료층 전면에서 적외선 온도센서를 통해 시간에 따른 온도 상승곡선을 구한 후, 두 물체의 계면에서의 접촉 열저항(contact thermal resistance)을 감안하여 장비에 내장되어 있는 소프트웨어로 열확산계수가 계산된다. 비열은 같은 회사의 DSC(Differential Scanning Calorimetry) 200 F3 장비를 사용해 측정했으며, 밀도는 부피와 질량을 측정한 값을 이용하여 계산하였다. 도료를 도포하지 않은 bare Al plate에 대해서는 쉽게 열확산계수, 비열, 밀도를 측정하여 열전도도를 구할 수 있다. 도료가 코팅된 샘플에 대해서는 도료층을 일부 떼어내 비열을 측정하고, 밀도를 구한 후, 도료층의 열전도도가 2-layer 법으로 장비 내장 소프트웨어로 계산된다, 이때 Al 기판의 열확산계수, 비열, 밀도는 미리 측정한 bare Al plate의 값을 적용하였다. 실험 결과를 Table 1에 정리하였다. 흑연과 탄소나노튜브를 혼합한 충전제를 함유한 아크릴 복합체 박막에서 측정된 열전도도는 보통 고분자 재료의 열전도도 값의 상한 영역에 육박하는 값이며, 충전제 함량이 증가할수록 열전도도가 증가하는 경향을 보이고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.1679-1688
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• 1990

The method of nonlinear parameter estimation(NPE), which is a statistical and an inverse method, is used to estimate the thermal diffusivity of the porous insulation material. In order to apply the NPE method for measuring the thermal diffusivity, and algorithm for programing suitable to IBM personal computer is established, and is studied the statistical treatment of experimental data and theory of estimation. The experimental data obtained by discrete measurement using a constant heat flux technique are used to find the boundary conditions, initial conditions, and the thermal diffusivity, and then the final values are compared with the values obtained by some different methods. The results are presented as follows:(1) NPE method is used to establish the estimation of the thermal diffusivity and compared results with experimental output shows, that this method can be applicable to define the thermal diffusivity without considering hear flux types. (2) Because of all of the temperatures obtained by the discrete measurement on each steps of time are used to estimate the thermal diffusivity. Although some error in the temperature measurements of temperature are included in estimating process, its influences on the final value are minimzed in NPE method. (3) NPE method can reduce the experimental time including the time of data collecting in a few minutes and can take smaller specimen compared with steady state method. If the tube-type furnace is used, also the adjusting time of surrounding temperature can be reduced.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.10 no.6
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• pp.795-802
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• 1998

For measuring the thermal diffusivity by laser flash method, raw data have to be calibrated using temperature data. We have developed in-process calibration method and polynomial calibration in which thermal diffusivity can be calibrated during measuring, This method is different from existing temperature pre-process calibration method and exponential calibration having various source of error. Using this new calibration method, measurement accuracy was improved about 1∼2% compare to the value by the existing method. We also studied more accurate fitting curve as in Figure 4 was shown the result of measuring output characteristics of IR radiometer with temperature. As illustrated in data, in-process calibration method and polynomial calibration equation is proper than pre-process calibration method and exponential calibration.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.12
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• pp.1747-1755
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• 2002

A complete theoretical treatment of the photothermal displacement technique has been performed for thermal diffusivity measurement in semi-infinite solid materials. The influence of the parameters, such as radius and modulation frequency of the heating beam and the thermal diffusivity, was studied. Usually, thermal diffusivity was determined by the deformation angle and phase angle as the relative position between the heating and probe beams. In this study, we proposed the simple analysis method based on the real part of deformation gradient as the relative position between two beams. It is independent in the parameters such as power of heating beam, absorption coefficient, reflectivity, Poisson's ratio, and thermal expansion coefficient.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2000.04b
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• pp.132-137
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• 2000

A complete theoretical treatment of the photothermal displacement technique has been performed for thermal diffusivity measurement in solid materials. The influence of parameters - radius and modulation frequency of pump beam and thickness of material - on the phase lag was studied. The phase decreases up to a certain position, then starts to increase and does have an asymptotic value. The position, where phase has the minimum value, is a function of thermal diffusion length thickness of sample, and radius of pump beam. A new method based on minimum phase lag is described to determine the thermal diffusivity of solid material.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2000.04b
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• pp.138-143
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• 2000

A new method of measuring the thermal diffusivity of solid material at room temperature with photothermal displacement method is proposed. The influence of the parameters on phase lag was studied. From the minimum position of phase of measured deflection with respect to the pump beam the thermal diffusivity of the materials can be obtained. The minimum position of phase is determined using multiparameter least-square regression fitting. The experimental values for different samples obtained by applying new method are in good agreement with the literature values.