伊勢屋機械製作所(京都市 伏見區 사장 向勝己)와 京都대학 공학연구과의 功刀資彰 조교수 등은 열교환기의 전열표면을 나노입자 다공질로 개변함으로써 열전달률을 2배로 높이는데 성공했다. 종래 대류의 효율화에 의한 전열촉진에 무게가 놓여 있었으나 나노테크를 이용하여 벽면 근처의 유체분자 레벨의 열전도를 촉진할 수 있었다는 것은 드문 케이스. 공조기기나 보일러 등 모든 열교환기의 소형화와 에너지 절약으로 이어진다.
전열기판에는 구리를 이용했다. 카본나노튜브(CNT)나 산화구리, 알루미나 등의 미립자를 혼입한 산이나 알카리로 이 구리 기판표면을 화학에칭처리했다.
그 결과, 구리 기판표면에는 약 100나노(1나노는 10억분의 1)미터의 다공질층을 형성할 수 있었다. 또한 그 위에 똑같은 층을 겹침으로써 오염에도 강한 성질을 갖출 수 있었다. 공장 등에 가까운 실환경에서 1개월 방치해도 성능열화가 보이지 않았다고 한다.
지금까지 열전달률을 올리기 위해서는 전열면에 작은 돌기를 형성. 표면적을 확대하여 난류를 일으킴으로써 대류전열을 효율화하는 방법이 많았다. 그러나 동시에 압력손실도 발생하기 때문에 동력 원가가 증가한다는 결점이 있었다.
이번에 전열표면에 나노입자 다공질을 형성함으로서 표면적은 몇 배로 증가하고, 대류보다 기체, 액체 등 유체분자의 미크로 분자 열전도가 크게 작용한 것이라고 생각된다. 압력손실도 불과 몇 %에서 억제할 수 있다. 따라서 나노입자 다공질이 없는 것과 비교했을 때 약 2배의 열전달율을 얻을 수 있었다.
유체는 기체나 액체 어느 쪽이라도 대응가능. 자동차의 라디에터나 컴퓨터 CPU의 냉각 등 다양한 용도가 전망된다. 앞으로 기업과의 제휴를 검토하여 실용화로 나아간다. (NK)
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