전기수력학적 분무를 이용한 액적 미립화 기술은 나노사이즈의 액적 형성, 쿨롱 반발력에 의한 균일한 액적 형성, 그리고 향상된 액적 타겟팅을 가능하게 한다. 따라서 이를 이용하여 매우 균일한 박막 코팅이 가능하다. 이러한 점에 힘입어 현재 진공 공정으로 제작되고 있는 CIGS태양전지의 광흡수층을 비진공 공정중 하나인 전기수력학적 미립화를 이용하여 실험하였다. Ethanol-based 의 CIGS나노 입자를 포함하는 콜로이드 상태의 전구체를 이용하여 적절히 가열된 몰리브덴 배면 전극위에 적용하였다. 미립화한 액적은 접지된 몰리브덴 층에 부착되는 즉시 증발하여 CIGS입자를 남긴다. 여기서 가장 중요하게 다루어야 할 조건은 기판의 온도, 인가 전압, 전구체의 유량이다. 분사 모드는 Cone-jet을 적용하였으며 5~15kV의 인가 전압에서 1ml/hr내외의 유량을 공급하여 3분 이내에 적절한 광흡수층 두께인 1마이크론 내외에 도달할 수 있다. 이와같은 조건으로 형성된 박막층에 관한 SEM image를 통해 다른 비진공 코팅 방식과 비교하였다.
Electrospraying comprises the generation of liquid droplets by applying a high voltage to the surface of a liquid. By monitoring the current and the flow rate it was possible to obtain a stable cone jet mode in a given condition. In this work the liquid contained NaCl particles resolved in distilled water. The NaCl particles increased concentration of the ionized solution and thus increased electrical conductivity of the liquid, which was inversely proportional to the flow rate in the cone jet mode. A number of sprayed droplets were sampled and dried enough, and then the size of NaCl particles were measured. The measured droplet diameter was a little larger than two theoretical diameters, Rayleigh diameter and mobility diameter.
구연산과 에틸렌 글리콜이 함유된 분무용액으로부터 분무열분해 공정에 의해 미세한 $LiNiO_2$ 분말들을 합성하였다. 마이크론 크기를 가지는 구형 형상 및 다공성의 전구체 분말들은 $800^{\circ}C$에서의 후열처리 후에 마이크론 크기 및 균일한 형태를 가지는 $LiNiO_2$ 분말로 전환되었다. 분무용액에 첨가된 구연산 및 에틸렌 글리콜의 농도가 0에서 1 M 까지 증가할 때 $LiNiO_2$ 분말들의 초기 방전 용량은 199 mAh/g 에서 171 mAh/g 까지 감소하였다. 구연산과 에틸렌 글리콜을 함 유한 분무용액으로부터 합성된 $LiNiO_2$ 분말은 리튬의 첨가량이 양론비보다 6 mol% 과량일 때 198 mAh/g의 최대 초기 방전 용량을 가졌다. 미세한 $LiNiO_2$ 분말은 0.1 C 의 전류 밀도하에서 30회 충방전 후에 방전 용량이 198 mAh/g 에서 163 mAh/g 으로 감소하였다.
미세먼지 배출 허용 기준이 강화됨에 따라 화력발전소, 제철소, 산업용 열병합 발전소 등 배가스 배출 시설의 미세먼지 제거를 위해 고효율 집진장치 수요가 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 전기집진기에 정전분무 기술을 도입하여 단점을 보완하고 성능을 향상시키는 연구를 진행 중이다. 정전분무는 매우 미세한 액적을 생성하는 목적으로 주로 사용되어왔지만, 집진을 목적으로 할 때는 그 유량이 10mL/min으로 65 ~ 200배에 달하는 고유량 조건이 필요하다. 고유량의 정전분무는 저유량과는 완전하게 다른 분무 형상이 나타나며 코로나 방전 사진 촬영, 그림자 촬영법 등 다양한 촬영을 통하여 이를 가시화하였다.
초소수성 표면은 150도 이상의 높은 물 접촉각과 10도 이하의 낮은 sliding angle을 가지며 self-cleaning, anti-contamination 기능을 갖고 있는 것이 특징이다. 재료표면의 친수성과 소수성을 제어하기 위해서는 화학적 인자인 물질의 표면에너지나 물리적 인자인 표면 거칠기를 조절하는 방법이 있다. 초소수성 표면을 구현하기 위해서는 표면의 거칠기를 증가시키거나 표면 에너지를 낮춰야 하는데 고체 표면의 거칠기를 증가시키기 위해서는 일반적으로 표면에 microscale과 nanoscale의 계층구조를 형성시키는 방법이 사용된다. 자연계에 매우 풍부하게 존재하는 실리카는 내구성과 내마모성, 화학적 안정성, 고온 안정성 등을 지니고 있으며 인체에 무해하기 때문에 다양한 종류의 전자기기 및 부품의 내외장 코팅에 적용이 검토되고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 초소수성 코팅층을 구현하는 하나의 방법으로서 졸-겔방법으로 실리카 졸을 합성하여 전기분무법을 사용하여 microscale의 실리카 입자 코팅층을 형성하였으며, 표면 미세구조 조절 및 계층구조 형성과 불소화처리 공정을 통하여 초소수성 실리카 코팅층을 제조하였다. 이러한 초소수성 실리카 코팅층의 표면거칠기, 자외선 영향향, 내구성 등을 초소수성 관점에서 평가하였다.
한국전력공사의 초고압 또는 고압 송변전 및 배전선로에서 알루미늄 전선을 이용한 선로에 사용되는 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 된 금구류가 여러 종류가 있다. 이러한 선로에서 사용된 많은 알루미늄 금구류들이 시간이 지나면서 표면부식이나 임계부식이 많이 발생하여 안정적인 전기 공급에 많은 문제를 유발한다. 따라서 이러한 부식에 대한 사전검사로 이용되고 있는 염수분무 부식시험의 시험방법 및 그 결과에 대한 판정방법에 대하여 살펴보고자 한다.
When an aqueous liquid such as water having high electric conductivity and high surface tension is discharged from a nozzle under a strong DC electric field, fine drops ranging from 30 to 450 microns can be obtained only through the spindle mode. In the present study, effects of the electric conductivity and the surface wettability of nozzle materials on formation of drops with this mode were investigated. For that, three nozzles with the same size but with different materials were prepared and tested; a stainless steel needle, and a plain and a metal (gold)-coated (except for the tip portion) silica needles. Uniform drops were obtained with the gold-coated silica nozzle over the wider range of the DC voltage input. That is, formation of the liquid cone and detachment of the liquid spindle (ligament) can be more stabilized and frequent with the needles having high electric conductivity but with low surface wettability at their tips.
The distributions of the SMD and behavior of 2% $NH_4H_2PO_4$ spray discharged from a fan-spray twin fluid type nozzle are measured and observed. The spray characteristics, according to the variation in the applied voltages, are demonstrated using the PMAS (particle Motion Analysis System) and the CCD camera, respectively. The preliminary experiments are executed to select an optimum condition for solidifying a galvanized coating layer in the uncharged condition before carrying out the main experiments. The liquid and air pressure of $0.07kgf/cm^2\;and\;0.15kgf/cm^2$ can be considered the optimum conditions to use in the main experiment. As the applied voltage increases, the frequent range of relatively large droplets diminishes. Thus, the distributions of drop diameter in the charged spray are more uniform than these in the uncharged condition. This is explained by recognizing that repulsive forces among droplets with the charges of the same sign cause them to be uniform.
Conventional electrospray and air spray methods have the vulnerabilities of limited flow rate (throughput) and droplet size, respectively. Since high throughput with uniform size of droplet is required for various applications, an improved technique should be adopted. Here, we report a combined system of an air pressure and an electric field and evaluate the atomization performance of it. The air flow allowed applying high flow rate range and the electric field reinforced the atomization process to generate fine droplets. A correlation between two forces was investigated by comparing the droplet produced by each method. The atomized droplets were measured and visualized by image processing and a particle image velocimetry (PIV). The quantitative results were achieved from the parametric space and the effect of both forces was analyzed. The motion of charged droplets followed the outer electric field rather than the complex vortex in the shear layer so that the droplets accelerated directly toward the grounded collector.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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