마이크로채널 내 나노 구조체에 의한 열전달 효과의 상승에 대한 수치해석

초록

본 연구에서는 나노입자의 벽면에서의 고립된 침전(Isolated precipitation)에 의한 나노 핀(Nano-Fin)의 형성에 의한 유효 열전달 면적(Effective heat transfer area)의 증가에 따른 열전달 효과의 상승에 대해 수치 해석적 방법을 통해서 확인하였다. 특히, 마이크로채널에서의 매우 낮은 농도(예: ~1 vol.%)의 나노유체의 층류(Laminar flow)에 의한 열전달에서는 나노유체 자체의 열-물성(Thermo-physical properties)의 영향보다 채널 벽면에 입자의 침전으로 형성된 나노 구조체의 영향(즉, 표면적의 변화)을 크게 받는다. 이를 확인하기 위하여 인공적으로 제작된 나노 구조체(Nano-structures)에 대해서 정제수(DIW: Deionized Water)를 사용하여 가열된 마이크로채널 내 벽면에서의 열전달 해석을 수행하였다. 그 결과, 유량이 증가할수록 나노 구조체의 형성에 의한 대류 열전달 효과가 증가하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 매크로 크기의 핀의 적용 시 발생할 수 있는 구조체에 의한 압력 강하 또한 없었다.