표면의 미세구조물 형상이 액적의 부착력에 미치는 영향 (Effect of the Micro Structured Surface on Adhesion Force of Droplet)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 31권 / 3호 / 109 ~ 117페이지
· 저자명 : 이규대, 정지환

초록

본 연구에서는 표면을 미세구조물로 가공하여 구조물에 의한 부착력을 분석했다. 또한 선 접촉 모델과 면접촉 모델을 비교하였다. 접촉각이 Cassie의 모델을 따르는 경우 액적은 구조물의 종횡비가 커질수록 더 높은접촉각과 낮은 임계 경사각에서 액적이 미끄러졌다.
선 접촉을 고려한 관계식의 경우 삼중선에서의 접촉각과 액적의 형상정보, 기-액상간의 표면에너지를 이용하여 힘이 계산되었다. 미세구조물 표면에서 접촉각이 Cassie의 모델을 따르는 경우 액적은 부피변화와 구조물종횡비 변화에서도 잘 예측하는 경향을 보였다.
면 접촉을 고려한 관계식의 경우 액적의 질량중심에 작용하는 모멘트를 이용하여 힘이 계산되었다. 미세구조물 표면에서 접촉각이 Cassie의 모델을 따르는 경우도 액적은 부피변화와 종횡비 변화에서 잘 예측하는경향을 보였다. 단위 면적 당 에너지로 계산한 결과 부착에너지는 액적의 부피와 관계없이 일정한 값을 가졌다.
MAPE로 선 접촉 모델과 면 접촉 모델을 비교한 결과 면 접촉의 모델이 평균 16.5%로 선 접촉 모델의 평균19.4%보다 더 좋은 예측결과를 보였다.

영어초록

Condensation occurs when steam contacts a cool surface and attains a temperature below the saturation temperature. To understand the relationship between the surface energy and the change in the condensate behavior, it is necessary to understand the adhesive force. A host of researchers have employed the line contact analysis method to predict the adherence of droplets. However, it is difficult to apply this method to surfaces possesing different surface energy. To solve this challenge, recent studies have proposed a new model to predict droplets adhesion using surface area. The new model exhibited better adhesion predictions on flat surfaces compared to the earlier models developed from previous studies. In this study, the adhesion of droplets in the micro structured surface was analyzed. Moreover, the adhesion force model using the line contact model and the contact area was compared.

참고자료

· 없음