조핵제로서 실리카 입자가 물의 과냉각 해소에 미치는 영향 (Effect of Silica particles as Nucleates on Release of Supercooled Water)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 36권 / 4호 / 175 ~ 184페이지
· 저자명 : 강채동, 이동규

초록

조핵제로서 실리카 입자를 함유한 증류수에 대한 냉각 실험을 수행하였으며 과냉각 현상을 관찰하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 냉각온도가 낮은 -30℃에서 과냉도와 냉각률이 반비례하였으며 조핵제가 혼합되지 않은 증류수보다 작은 과냉도를 나타내었다.
2) 냉각온도가 높아질수록, 즉 -20, -10℃일 때 조핵제 종류와 관계없이 과냉도 해소시간은 점점 길게 나타나는 경향을 보였다3) 실리카 입자 조핵제 GB3를 가진 증류수에서 제일 큰 평균 과냉도(11.3 K)를 보였다.
4) 조핵제로 사용된 입자들의 평균 지름 또는 단위질량 당 비 표면적은 카올린이 가장 크고, 실리카 입자 GB1에서 GB4 순으로 나타났다.
5) 평균 입자 지름이 클수록 해소 없이 과냉각 상태를 유지하는 개체수가 증가하였다.
6) 조핵제 가운데 카올린 입자 함유 시료에서 평균 과냉도가 6 K으로 가장 작게 나타났으며 실리카 입자 가운데에서는 GB1에서 과냉도(2.47 K) 및 평균 과냉도(약 9 K)가 최소로 나타났다.


이상의 본 연구의 실험 결과 분석을 통하여 미세 실리카 입자를 물 또는 증류수의 조핵제로 사용하기 위해서는 입자가 보다 균일하고 미세한 구조를 갖는 것이 유리함을 확인하였다.

영어초록

In this study, effects of silica fine particles as nucleates on supercooling that occurs during water cooling as a way to efficiently produce ice used as a high-lighted cold storage material were determined. To enhance freezing of supercooled water, silica particles with different sizes ranging from tens to hundreds of microns were added to distilled water. Cooling experiments were then performed for more than 10 cooling and recovering cycles. The cooling experiment showed that the supercooling degree tended to decrease as the size of the particle became smaller compared to the same mass of administered particles. Through the experiment, we obtained results on the possibility of using silica particles as nucleating agents to help release supercooling of water if particles could be made finer and more homogenized. In addition, basic data obtained from this study could change the existing perception of the uniqueness of nucleating agents as materials.

참고자료

· 없음