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표제지
국문초록
목차
I. 서론 9
1. 연구배경 9
2. 연구 필요성 및 목적 11
II. 이론 16
1. 나노/마이크로 버블 생성원리 16
2. 나노/마이크로 버블 특징 18
가. 나노/마이크로 버블 18
나. 기포크기에 따른 수중 산소전달효율 28
다. 나노/마이크로 버블 세정 메커니즘 32
3. 나노/마이크로 버블 발생 장치 종류 37
가. 벤츄리 스파이럴형 나노/마이크로버블 발생기술 37
나. 볼형 나노/마이크로버블 발생기술 37
다. 스파이럴형 볼핀형 나노/마이크로버블 발생기술 37
III. 실험결과 및 검토 41
1. 나노/마이크로 버블 발생장치 제작 41
가. 장치구조 및 원리 41
나. 기초 성능평가 45
2. 나노/마이크로 버블 발생장치 응용 61
가. 수처리 성능평가 61
나. 세정 성능평가 78
IV. 결론 91
참고문헌 92
ABSTRACT 98
Table 1-1. Flow chart of research 15
Table 2-1. Characteristics of different bubbles size 21
Table 2-2. Comparison of bubble sizes and contact areas 30
Table 2-3. Size comparison of conventional bubbles and nano/micro bubbles 31
Table 2-4. Usage of bubble technology by bubble size 36
Table 3-1. Capability of confocal laser scanning microscope 49
Table 3-2. Test Result of Sound-level (a), and Vibration (b) before attaching Sound-absorbing materials 53
Table 3-3. Test Result of Sound-level (a), and Vibration (b) after attaching Sound-absorbing materials 54
Table 3-4. Test result of vibration and sound-level to the gap of ball pins 56
Table 3-5. Characteristics of raw water (effluent in 1st sedimentation tank)(이미지참조) 62
Table 3-6. Operating conditions for performance evaluation for CB and MNB systems in tap water and wastewater 66
Table 3-7. Analytical methods 68
Table 3-8. Oxygen saturation concentration(Cs) of distilled water at standard conditions(이미지참조) 69
Table 3-9. Comparison of oxygen mass transfer efficiency between CB and MNB systems in 1st clarifier effluent(이미지참조) 77
Table 3-10. Cleaning process of ITO substrate 82
Fig. 2-1. Schematic design of nano/micro bubble generator 17
Fig. 2-2. Flotation characteristics among normal, micro and nano bubbles 20
Fig. 2-3. Rising rate by bubble sizes (distilled water at 23℃) 22
Fig. 2-4. Zeta potential of gas bubble (a), and deposition characteristics between nano/micro bubbles and particle sizes (b) 25
Fig. 2-5. Sterilization effect in nano/micro bubbles 27
Fig. 2-6. Cleaning mechanism of nano/micro bubble (removing the particle on the surface (a), and removing the particle in the fine hole (b)) 34
Fig. 2-7. Cleaning mechanism of nano/micro bubble (removing the particle in fluids) 35
Fig. 2-8. Schematic design of nano/micro bubble generator (venturi spiral type (a), ball type (b), spiral ball pin type (c), and magnetic spiral ball pin type (d)) 40
Fig. 3-1. Photograph of nano-fresh (a), sectional drawing of nano-fresh (b), and schematic design of ball pin (c) 42
Fig. 3-2. Schematic design of nano/micro bubble vessel (a), and schematic design of improved nano/micro bubble vessel (b) 44
Fig. 3-3. Schematic design of nano/micro bubble generator for measuring DO and oxygen saturation 47
Fig. 3-4. The property of time - dissolved oxygen (a), and time oxygen saturation (b) 48
Fig. 3-5. Photograph of nano bubbles size using UV/Vis confocal laser scanning microscope 50
Fig. 3-6. Schematic design of nano/micro bubble generator and ball pin. 55
Fig. 3-7. Test result of ORP (a), temp. (b), capacity (c), and anion (d) after operating nano/micro bubble generator 59
Fig. 3-8. Schematic design of nano/micro bubble generator (a), and design of nano/micro bubble generator (b) 60
Fig. 3-9. Photograph of nano/micro bubble generator (a), and schematic diagram of nano/micro bubbles generator (b) 63
Fig. 3-10. Procedure of oxygen mass transfer rate experiments 67
Fig. 3-11. Comparison of DO concentrations between CB and MNB systems in 1st clarifier effluent.(이미지참조) 72
Fig. 3-12. Comparison of oxygen-mass transfer coefficient between CB and MNB systems in 1st clarifier effluent(이미지참조) 76
Fig. 3-13. The molecular structures of materials used in this study 79
Fig. 3-14. Characteristic of Luminance-Voltage 87
Fig. 3-15. Characteristic of Luminance-Current density (a), and Efficiency-Current density (b) 88
Fig. 3-16. AFM image of the ITO surface by untreatment (a), and treatment (b) 90
초록보기 더보기
최근 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 수처리 기기, 반도체 및 디스플레이 세정장치, 테라피 기기 등에 응용이 가능한 나노/마이크로 버블장치를 개발하고 그 응용 연구를 수행하였다. 이를 위하여 높은 산소전달효율 및 큰 접촉면적을 가진 나노/마이크로 버블장치를 최적화하고 기포발생특성 및 산소용해효율을 분석하였다. 본 연구를 통하여 도출된 결과는 다음과 같다.
1) Spiral Ball Pin type 나노/마이크로 버블 발생장치를 개발하고 기초 성능을 평가하였다. 그 결과, 사이즈가 0.5㎛이하의 버블의 존재를 확인하고 DO농도가 18.2ppm, 산소포화도가 310% Sat로 나타나 나노/마이크로 버블의 존재를 확인하였다.
2) 나노/마이크로 버블장치의 수처리 성능평가를 위해 1차 침전지 유출수를 이용하여 산소전달계수(KLa)를 비교 평가하였다. 공기유량을 기존 기포발생장치와 나노/마이크로 버블장치에서 1L/min으로 동일하게 유입시키고 운전하였다. 그 결과, 산소 포화농도가 각각 4.4mg/L, 6.8mg/L이었고, 산소전달계수가 0.15hr-1 0.91hr-1이었다.
3) 반도체 및 디스플레이 기판에 대한 세정 성능을 평가하기 위하여 나노/마이크로 버블을 이용하여 ITO 기판을 표면처리 한 후에 OLED의 특성을 분석하였다. 실험결과, 소자의 최고 휘도는 표면처리 전 9,800cd/㎡에서 표면처리 후 22,600cd/㎡로 약 2.5배 증가하였다. 또한, 최고 발광효율은 표면처리 전에는 0.82cd/A 이었으나 표면처리 후에는 약 6배 증가한 5.8cd/A 이었다.
본 연구에서 높은 산소전달효율 및 큰 접촉면적을 가지는 나노/마이크로 버블은 수처리분야, 세정분야 등 다양한 분야에 응용 가능성이 있음을 확인하였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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