해수 담수화를 위한 친환경 다중 스케일 복합구조 3D 프린팅 태양 증발기 연구 (Eco-Friendly 3D Printed Solar Evaporator with Multiscale Structure for Seawater Desalination)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 49권 / 3호 / 177 ~ 184페이지
· 저자명 : 오찬영, 박우태

초록

본 연구에서는 3D 프린팅을 활용한 물 흡수와 증발을 최대화하는 다중 스케일 태양 증발기 개발 가능성을 제안한다. 연구의 핵심은 프린팅 과정에서 각 층이 쌓이는 각도인 Moiré angle 조정을 통한 물의 총 증발면적 및 물 증발량을 최대화시키는 것에 있다. 증발기의 표면 젖음성과 미세 증발을 향상시키기 위해 산소 플라즈마 에칭을 진행하여 구조 표면에 친수성 나노 구조를 형성하였다. 산소 플라즈마 처리 후 증발기 표면의 물 접촉각은 85°에서 0°로 감소하였다. 프린팅 조건에 따른 태양 증발기의 물 증발량 측정은 동일한 환경에 두고 시간에 따른 물 무게 감소량 차이를 비교하였다. 일주일동안 측정한 결과 단위면적당 증발량은 조건에 따라 3.1 kg/m2 ~ 5.7 kg/m2 정도로 상이하게 측정되었다. 본 연구결과는 Moiré pattern기반 태양 증발기의 해수 담수화를 위한 잠재력을 지니고 있음을 제시한다.

영어초록

In this study, we propose the possibility of developing 3D printed multiscale solar evaporator to maximize the water absorption and evaporation. The core of this research lies in maximizing the total evaporation surface area and evaporation rate by adjusting the Moiré Angle, the layer-stacking angle during the printing process. To enhance surface wettability and micro/nano evaporation, O2 plasma etching was conducted, forming hydrophilic nanostructures on the evaporator surface. After O2 plasma treatment, the water contact angle(WCA) of the evaporator surface decreased from 85° to 0°. The water evaporation rate of the solar evaporator was measured by comparing the weight reduction of water over time in the same environment under varying printing conditions. Results showed that, over a week, the evaporation rate ranged from 3.1 kg/m2 to 5.7 kg/m2 depending on conditions. These findings suggest the potential of Moiré pattern-based solar evaporators for seawater desalination applications.

참고자료

· 없음