현재 고준위 방사성 폐기물 심층 처분 시스템에서 기본 완충재 물질로서 건조밀도 1.6 g/cm3의 경주산 칼슘 벤토나이트 를 사용하고 있으나, 열전도도가 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기준 완충재의 열전도율을 0.8 W/mK에서 1.0 W/mK로 향상시키기 위한 목적으로 다양한 첨가제를 다양한 혼합 방법을 통해 배합하고 열전도도를 측정하였다. 첨가제는 CNT(Cabon Nano Tube), Graphite, Alumina, CuO 및 Fe2O3 등을 사용하였다. 혼합 방법의 경우, 핸드 믹서기를 통한 건식 혼합, 습식 Milling 혼합, 건식 Ball Mill 혼합 등을 실시하였다. Ball Mill 혼합의 경우가 가장 균일하게 혼합되었기 때문에, 값 의 편차가 가장 적었고 열전도도 증가율이 가장 좋았다. 지금까지 수행된 시험에서 소량의 고열전도 물질의 첨가로 경주산 칼슘 벤토나이트의 열전도도를 1.0 W/mK 수준으로 용 이하게 증가시킬 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다. 결론적으로, 본 연구에서 제시된 열전도 향상 방법은, 첨가제 혼합 이 벤토나이트의 기본 성질인 팽윤압과 수리전도도에 미치는 영향까지 제시된다면, 국내 고준위폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 유한요소해석 기반의 균질화 기법을 통해 나노복합재의 열전도 특성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있는 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 제안하였다. 나노입자의 크기효과가 나노복합재의 유효 열전도 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 크기가 다른 구형 나노입자가 첨가된 나노복합재의 열전도 계수를 분자동역 학 전산모사를 통해 예측했고, 그 결과 나노입자의 크기가 작아질수록 계면에서의 Kapitza열저항에 의해 나노복합재의 열 전도 계수가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 나노입자의 크기효과를 균질화 해석모델을 통해 정확하게 묘사하기 위해 Kapitza 열저항에 의한 계면에서의 온도 불연속 구간과 고분자 기지가 높은 밀도를 가지며 흡착되는 유효계면을 추가 적인 상으로 도입하여 나노복합재를 입자, Kapitza 계면, 유효계면, 기지로 구성된 4상의 연속체 구조로 모델링하였다. 이 후 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 통해 유효계면의 열전도 계수를 나노복합재의 열전도 계수로부터 역으로 예측 했으며, 이를 입자의 반경에 대한 함수로 근사하였다. 근사 함수를 토대로 다양한 입자 체적분율과 반경에 대한 나노복합 재의 유효 열전도 특성을 예측하였으며, 유효계면에 대한 매개변수 연구를 수행하였다.

The thermal conductivity for the ground heat exchanger installed in the local facilities of greenhouse area at JangSu-Gun in Jeollabuk-Do was analyzed experimentally. For measuring the thermal conductivity of the ground heat exchanger, a bore hole was punched at the size of diameter 150mm, depth 160m. And a closed-type heat exchanger of high density polyethylene at the size of diameter 40mm was installed vertically. The heated water by an electric heater was circulated through the ground heat exchanger with a pump. The inlet/outlet temperatures and the flow rates of this water are measured and the thermal conductivity was calculated. The experimental results were as follows. The inlet/outlet temperatures of the ground heat exchanger were increased rapidly until 7 hours, then they were increased gently and the difference of inlet/outlet temperature was maintained at about 4.5℃. The thermal conductivity calculated by the line source theory was 2.207W/mK.

An experimental study was performed to determine the thermal conductivities of polymer aqueous solutions under static condition. Pseudoplastic fluids were considered as test fluids. A coaxial cylinder apparatus with a rotating outer cylinder and a stationary inner cylinder was installed to measure the thermal conductivities of the test fluid. First, the thermal conductivity of distilled water was measured to validate the instrument. The experimental water data agreed within 1% of literature values and there was no effect of outer cylinder rotation (shear field). In addition, for polymer aqueous solutions such as aqueous Carboxy-methyl Cellulose solutions, thermal conductivities were also in agreement within 5% of literature values for Carboxy-methyl Cellulose solutions depending on the polymer concentration and temperature.

구조모델의 하나인 Maxwell-Eucken(ME) 모델을 이용하여 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기질, 물 그리고 공기가 각각 연속상으로 존재하는 경우에 해당하는 3개 ME모델의 선형조합으로 표현되며, 매질 내에서 각 성분의 상대적 연속성 정도를 나타내는 '연속성계수'의 개념을 도입하여 선형방정식의 계수로 이용하였다. 기질의 연속성계수는 공극률과 선형의 관계를, 물과 공기의 연속성계수는 포화도와 선형 또는 비선형의 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 공극구조가 알려진 3개 시료에 대한 열전달 모사 결과와 3개 시료의 열전도도 실험 결과를 이용하여 제시된 모델의 신뢰성을 평가하였다. 6개 시료에 대한 모델 예측값의 결정계수(R2)는 선형모델의 경우 0.86-0.98, 비선형모델의 경우 0.88-0.99로 나타나 모델의 예측 신뢰도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한, 6개 시료에 대한 분석 결과를 이용하여 기질의 연속성계수와 공극률과의 관계식을 제시하였다. 따라서 본 예측모델은 기질의 열전도도, 공극률 및 포화도로부터 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 계산하는 데 이용될 수 있다.

Recently, the use of thermal conductive polymeric composites is growing up, where the polymers filled with the thermally conductive fillers effectively dissipate heat generated from electronic components. Therefore, the management of heat is directly related to the lifetime of electronic devices. For the purpose of the improvement of thermal conductivity of composites, fillers with excellent thermally conductive behavior are commonly used. Thermally conductive particles filled polymer composites have advantages due to their easy processibility, low cost, and durability to the corrosion. Especially, carbon-based 1-dimensional nanomaterials such as carbon nanotube (CNT) and carbon nanofiber (CNF) have gained much attention for their excellent thermal conductivity, corrosion resistance and low thermal expansion coefficient than the metals. This paper aims to review the research trends in the improvement of thermal conductivity of the carbon-based materials filled polymer composites.

고준위폐기물처분장의 설계 및 장기 성능평가를 위한 입력 자료를 확보하기 위해, 한국원자력연구원 지하처분연구시설 부지에서 실시된 경사시추에서 얻은 암석 코어를 이용하여 화강암의 열전도도를 측정하였다. 열전도도에 미치는 함수비의 영향을 조사하기 위해 여러 가지 함수비에서 화강암의 열전도도를 측정하였다. 화강암의 광물 조성, 결정구조 및 이방성의 영향을 고려하지 않고, 비교적 측정이 용이한 유효공극률과 함수비를 이용하여 화강암의 열전도도를 예측할 수 있는 간단한 실험적 관계식이 제안되었다. 이 관계식은 지하처분연구시설 부지에서 채취한 유효공극률 2.7% 이하인 화강암의 열전도도를 10% 오차 이내로 예측할 수 있다

고준위폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재 후보물질로 고려되고 있는 경주벤토나이트를 대상으로 압축 벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도가 측정되었다. 압축벤토나이트는 건조밀도가 에서 범위에 대해, 압축 벤토나이트-모래 혼합물은 건조밀도가 에서 사이이고, 모래의 함량이 중량비로 10 wt%에서 30 wt%인 범위의 혼합물에 대해 측정하였다. 측정시료의 수분 함량은 중량비로 10 wt%에서 20 wt% 까지 변화시켰다. 압축 벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도는 수분함량이 일정할 때, 건조밀도가 증가할수록, 모래 함량이 많을수록 증가하였으며, 건조밀도가 일정한 경우에는 수분 함량과 모래 함량이 증가할수록 증가하였다. 각 건조밀도에서의 수분함량의 증가에 따른 열전도도 변화를 나타낼 수 있는 실험적 관계식들이 제시되었다. 이 관계식들은 10% 오차 범위에서 압축벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도 값을 예측할 수 있다.

The electrical and thermal conductivity of W-Cu composites were investigated as a function of the W-particle size and W-W contiguity. Powder mixtures were prepared by ball milling or mechanical alloying process, and then sintered at various temperatures. The electrical conductivity of sintered composite was increased with decreasing W grain size. Dependence of electrical conductivity on the W grain size was explained by the W-W contiguity concept. The thermal conductivity was increased with increasing the temperature up to but decreased at the temperature above Also, thermal conductivity value was influenced by the W particle size. Change of thermal conductivity in W-Cu composites was discussed based on the observed microstructural characteristics and theoretical considerations.

5-64.3mol% AI2O3를 함유하는 AIN(1wt% Y2O3)의 1650-1900˚C 상압소결에 따른 치밀화 거동, 미세구조, 열전도도가 검토 되었다. XRD 분석결과, AION(5NIN ?9 AI2O3 ), 27R AIN다형, AIN이 소결체의 주상으로서 동정되었다. AI2O3 의 함량이 증가할수록 소결체의 부피밀도는 증가 하였다. AION을 기지상으로 하는 물질(≥ 30mol% AI2O3 )인 경우는 1750˚C 소결에서 최대의 부피밀도를 나타내었으며, AIN을 기지상으로 하는 경우(5mol% AI2O3 ) 는 소결온도가 증가할수록 밀도가 감소하였다. Y2O3의 존재하에서 주로 1850˚C이상에서 AI2O3 와 AIN의 반응에 으해서 액상이 생성되었다. AION을 기지로 하는 물질의 치밀화는 주로 액상의생성 및 AION의 입성장에 의해서 지배되었으나, AIN을 기지로 하는 물질에 있어서는 1650˚C에서 액상이 생성되었고, 소결온도가 1900˚C까지 상승할 동안 AIN의 입성장은 크게 일어나지 않았다. AI2O3 함량이 증가할수록 낮은 열도도를 갖는 다량의 AION 및 액상의 생성으로 인하여 소결체의열전도도는 감소 하였다. 5mol% AI2O3 를 함유한 1900˚C 소결체가 최대의 열전도도(77.9W/(m?k))를 나타내었다.

he translational and reactive parts of thermal conductivity of a partially ionized solar magneto-plasma gas have been calculated based on Yun and Wyller's formulation (1972) along with Devoto's theory(1968). The computed results are presented as functions of temperature and pressure for given magnetic field strengths. The results of the calculations show that for most photospheric conditions the magnetic field does not play any important role in characterizing thermal properties of the ionized gas. However, when the gas pressure is low(e.g., P<10 dynes/ c m 2 ) ) the field becomes extremely effective even if its strength is quite small (e.g., B<0.1 gauss). The reactive part of the thermal transport is found to be very important when the gas is undertaking active ionization.

An insulating brick was developed and evaluated as a potential recycling Waste Limestone (WL) with Melting Slag (MS). We aimed at analyzing the parameters affecting the insulating brick manufacture to enhance the recyclability of WL. In this study, The thermal conductivity, compressive strength and apparent porosity of prepared brick were measured with the addition of aluminum dross and the molar ratio of the alkali activator. The thermal conductivity, compressive strength and apparent porosity were 0.28 W/mK, 2.41 MPa and 44.72% respectively at a mixing ratio of 9.5 : 0.5wt%, 1.5 M SiO2/Na2O, 3wt% aluminum dross. Thus, it met the standards of insulating fire bricks (KS L 3301).

Converter slag is discharged as by-product from steel making process. Its chemical composition is similar to that of blast furnace slag. Therefore its recyclability is high. But actually it was not widely recycled relatively. We studied to prepare insulating brick with it for enhancing the recyclability. We discussed mixing ratio of melting slag and converter slag and also additional amounts of Al-dross and NaOH as affecting factors. According to our results, 0.195 W/mK of thermal conductivity and 3.02 MPa of compressive strength were obtained at the following condition mixing ratio 60 : 40, aluminum dross 1.5wt%, NaOH 5.6wt%. It seemed that the thermal conductivity of prepared brick was decreased with increasing amount of Al-dross and NaOH. It is satisfied with the standard of insulating fire bricks (KS L3301).

화재로 인한 건축물 구조부재의 파괴는 추가적인 경제적 손실과 인명피해를 가져오기 때문에 화재에 대한 구조부재의 안전성은 매우 중요하다. 화재에 노출된 철근콘크리트 구조부재의 경우, 부재의 열전도도에 따라 내부 온도가 상승하고 부재의 하중저항강도와 강성이 저하된다. 철근콘크리트 부재의 화재에 대한 구조성능 확보 여부는 일반적으로 표준화재실험을 통하여 입증한다. 콘크리트의 열전도도는 온도에 따라 변하기 때문에 20℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃ 700℃, 800℃ 열적 정상상태의 콘크리트 블록을 이용하여 측정한다. 본 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 화재에 대한 구조성능 확보 여부를 확인하기 위한 표준화재실험으로부터 얻어지는 열적 비정상상태의 일차원 온도분포 시간이력으로부터 콘크리트의 열전도도를 추출하는 방법을 제안하였다. 표준화재실험으로부터, 기둥의 표면에서 중심까지의 온도분포 시간이력을 얻었다. 콘크리트의 온도에 따른 열전도도 k(T)=α{(T/120)²-T/60+200}에 대하여 다양한 α값으로 온도분포 시간이력을 수치해석 하였고, 실험결과와 가장 오차가 작게 발생하는 α값을 결정하였다. 결정된 콘크리트의 온도에 따른 열전도도는 20℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃ 700℃, 800℃ 열적 정상상태의 콘크리트 블록에서 측정된 콘크리트의 열전도도와 비교하였고, 제안된 수치해석에 의한 열전도도 산출방법이 유효함을 입증하였다.