Boiling Heat Transfer Coefficients of Nanofluids Containing Carbon Nanotubes up to Critical Heat Fluxes

기호설명

- -

A : [m

²

]

h : [W/m

²

·K]

k : [W/m·K]

L : [m]

Q : [W]

q'' : [kW/m

²

]

T : [K ]

하첨자 CHF : sat : 학술논문

< >

DOI:10.3795/KSME-B.2011.35.7.665

ISSN 1226-4881

탄소나노튜브 적용 나노유체의 임계 열유속까지의 비등 열전달계수

박기정 이요한 정동수 심상은

인하대학교 기계공학과 인하대학교 화학공학과

* , **

Boiling Heat Transfer Coefficients of Nanofluids Containing Carbon Nanotubes up to Critical Heat Fluxes

Ki-Jung Park

^*

, Yohan Lee

^*

, Dongsoo Jung

^*

and Sang Eun Shim

^**

* Dept. of Mechanical Engineering, Inha Univ.,

** Dept. of Chemical Engineering, Inha Univ.

(Received June 4, 2010 ; Revised April 14, 2011 ; Accepted April 20, 2011)

Key Words: Nucleate Pool Boiling(핵 비등), Nanofluids(나노유체), Carbon Nanotubes(탄소나노튜브), Critical

임계 열유속 열전달계수

Heat Flux( ), Heat Transfer Coefficients( )

초록: 본 연구에서는 순수 물에 탄소나노튜브를 분산시킨 나노유체를 작동유체로 하여 60 에서 정사각형 구리 평면 히터를 이용하여 핵 비등 열전달계수와 임계 열유속을 측정하였다 탄소나노튜브의 체적비는. 0.0001%, 까지 변화시켜 실험을 수행하였다 탄소나노튜브는 고분자 물질을 사용하여 분산시키지 않고 탄소나

0.001%, 0.01% .

노튜브에 직접 산화처리를 하여 분산시켰다 실험 결과 나노유체의 열전달계수는 순수 물과 비교해 모든 체적비. 에서 증가하였다 산화 처리를 한 탄소나노튜브는 비등이 일어나는 동안 열 경계층 안에서 열전도도가 큰 탄소나. 노튜브가 침착되지 않고 열전달 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층을 교란시켜 비등 열전달을 촉진시키는 것으 로 사료된다 임계 열유속은 체적비. 0.001%에서 순수 물의 결과에 비해150%까지 증가하였다 이는 열전달 표면. 에서 탄소나노튜브가 매우 얇게 침착되어 생긴 나노 막으로 인해 거대한 기포막의 형성이 억제되고 핵 비등이 높 은 열유속에서도 지속되어 임계 열유속이 증가하는 것으로 판단된다.

Abstract: In this study, the nucleate pool boiling heat transfer coefficients (HTCs) and critical heat flux (CHF) for a smooth and square flat heater in a pool of pure water with and without carbon nanotubes (CNTs) dispersed at 60

^o

C were measured. Tested aqueous nanofluids were prepared using CNTs with volume concentrations of 0.0001%, 0.001%, and 0.01%. The CNTs were dispersed by chemically treating them with an acid in the absence of any polymers. The results showed that the pool boiling HTCs of the nanofluids are higher than those of pure water in the entire nucleate boiling regime. The acid-treated CNTs led to the deposition of a small amount of CNTs on the surface, and the CNTs themselves acted as heat-transfer-enhancing particles, owing to their very high thermal conductivity. There was a significant increase in the CHF— up to 150% when compared to that of pure water containing CNTs with a volume— concentration of 0.001%. This is attributed to the change in surface characteristics due to the deposition of a very thin layer of CNTs on the surface. This layer delays nucleate boiling and causes a reduction in the size of the large vapor canopy around the CHF. This results in a significant increase in the CHF.

Corresponding Author, [email protected]

2011 The Korean Society of Mechanical Engineers

Ⓒ

th : wall :

1. 서 론

현재 전 세계는 화석 연료의 무리한 사용으로 인 한 지구 온난화 문제로 인해 에너지 효율 증대와 환경 및 에너지 보존에 관심을 기울이고 있다 지구. 온난화를 줄일 수 있는 근본적인 방안 중 하나는 대규모 발전소의 보일러 냉동 공조기의 증발기 각, / , 종 산업용 및 가정용 열교환기의 효율을 높이는 것 이다 특히 이와 같은 열교환기에서는 비등 열전달. 이 많이 발생하므로 비등 열전달을 향상시키는 것 은 지구 환경 보호를 위해 매우 중요하다 비등 열. 전달은 효율이 높기 때문에 지금까지 여러 종류의 열 방출 시스템에 적용되어 왔고 이에 대한 연구도 많이 수행되어 왔다.

최근 들어 에너지 문제를 해결하기 위한 방편 으로 원자력 발전이 다시 거론되기 시작하면서 원자력 발전소 안전에 대한 관심이 커지고 있다.

실제로 원자력 발전소의 안전을 확보하기 위해 임계 열유속(critical heat flux, CHF)을 증대시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다 원. 자력 발전소에서는 핵 연료봉의 핵분열에 의해 내부에서 에너지가 발생하며 이것을 냉각수 시스 템이 제거하는데 이때 연료봉과 맞닿은 표면의 열유속이 임계 열유속을 초과하게 되면 순식간에 비등 현상이 막 비등 영역으로 넘어가면서 시스 템의 물리적 파괴 현상이 발생한다 이는 열전달. 표면에 형성된 기체 막을 통한 열전달 과정이 원 활하지 않아 열전달 표면의 온도가 급속히 상승 하기 때문이다 따라서 원자력 발전소 시스템을. 보호하면서 성능을 극대화시키기 위해서는 임계 열유속을 향상시키는 것이 필수적이다.

최근 들어 에너지 효율 증대를 위한 비등 열전 달 및 임계 열유속 향상에 관한 연구가 활발하게 진행되면서 나노 입자를 이용하는 새로운 방법들 이 제안되었고

^(1,2)

그런 목적으로 주로 열전도도 가 높은 구리나 알루미늄을 기반으로 하는 나노 입자들이 개발되었다. 나노 입자들을 분산시킨 이런 나노유체들은 우수한 열전도도를 갖는다는 것이 밝혀졌다.

^(3,4)

최근 몇몇 연구자들은 이러한 나노유체를 이용한 풀 비등 실험을 통해 임계 열 유속이 증가함을 확인하였다.

^(5-12)

Table 1은 나노

유체를 이용하여 비등 실험을 수행한 최근 연구 결과들을 정리하여 보여준다 각 연구자들은 임. 계 열유속의 향상에 대한 원인을 분석하여 제시 하였다. You 등

⁽⁵⁾

은 나노유체의 입자 농도와 핵 비등 시 생성되는 기포의 크기 그리고 발생 빈도 등이 나노유체의 임계 열유속 향상의 원인이라고 제시하였으며, Bang and Chang

⁽⁶⁾

은 열전달 표면에 서 나노 입자의 침전에 의한 표면 특성의 변화에 의해 열유속 증가가 이루어진 것으로 분석했다.

Kim 등

⁽⁷⁾

은 핵 비등 시 나노 입자들이 히터 표면 에 쌓이고 침착이 되는 원인과 이러한 나노 입자 의 표면 침착이 임계 열유속 향상이나 열전달계 수 저하에 미치는 영향을 여러 가지 이론식을 이 용하여 해석하였다 그 결과 그들은 이런 영향이. You 등

⁽⁵⁾

의 자료에서 제시된 기포의 직경과 발생 빈도뿐만 아니라 열전달 히터 표면에 형성된 나 노 입자의 표면 조도 표면의 젖는 성질 밀도 등, , 의 다른 요인들에 의해서도 발생됨을 제시하였 다. Coursey and Kim

⁽⁸⁾

은 표면에서 형성된 기포의 접촉각과 나노 입자의 침착력 체적비 등이 임계, 열유속 및 열전달계수 향상의 요인이라고 분석하 였다. Kim 등

⁽⁹⁾

은 임계 열유속의 향상 원인으로 표면 조도의 변화와 열전달 표면에서의 접촉각 감소와 모세관 현상 등을 제시하였다.

본 연구에서는 기존의 연구자들이 사용한 나노 입자 대신 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNTs)를 물에 적용하여 탄소나노튜브의 체적비를 변화시켜 가며 임계 열유속까지의 풀 비등 열전달계수를 살 펴보려 한다 탄소원자들이 육각형 벌집 모양의 원. 통형 분자구조를 가지고 있는 탄소나노튜브는 특이 한 분자 구조로 인하여 탁월한 기계적 전기적 열, , 적 광학적 성질을 보유하고 이러한 성질로 인해 미, 래 소재로서 주목을 받고 있다.

^(13,14)

탄소나노튜브는 방사체(emitter), 전계방출 디스 플레이(field emission display), 2차 배터리 연료, 전지 수소 저장 센서 등의, , IT 관련 산업과 메카 트로닉스 나노 와이어 나노 캡슐 나노 팁 등의, , , 관련 산업에서 응용이 가능하여 최근 들어 NT

이러한 분야에서 탄소나노튜브의 응용에 관한 연 구가 활발히 진행되고 있다.

⁽¹⁵⁾

열전달과 관련하 여 탄소나노튜브의 중요한 특성 중 하나는 열전 도도가 금의 열전도도의 10배나 되어 열적으로 초전도체라는 점이다.

^(13,14)

이러한 탄소나노튜브의 우수한 특성으로 인하

여 최근 비등 열전달에 대한 연구도 진행되고 있 다.

⁽¹⁰⁾

최근에 Park and Jung

⁽¹¹⁾

은 산으로 산화 처 리를 한 탄소나노튜브를 순수 물과 R22 냉매에 체적비로 1%를 혼합시킨 뒤 원형 평관에서 풀 비등 실험을 수행하여 열전달계수가 향상되는 것 을 확인하였다 그들은 임계 열유속보다 훨씬 낮. 은 100 kW/m

²

이하의 낮은 열유속 구간에서 열 전달계수를 측정하였고 탄소나노튜브를 사용하는 경우 비등 열전달계수가 최대 30% 정도 향상되 는 것을 보았다 그들의 이러한 연구 결과는 나. 노유체의 풀 비등 실험에서 열전달계수가 감소한 다는 기존의 연구 결과와는 상반되는 것이다.

^(6,7)

그들은 기존의 실험에 사용되어 온 금속 친화성, 을 가진 구리 알루미늄 나노 입자들과는 달리, 탄소나노튜브는 금속과의 친화성이 적어 표면 불 결 효과를 일으키지 않기 때문에 열전달계수가 향상되는 것으로 분석했다. 2009년에는 본 연구 의 선행 연구로 수행한 연구에서

⁽¹²⁾

탄소나노튜브 를 순수 물에 확실하게 분산하기 위하여 고분자 분산 물질(PVP)을 함께 혼합하여 물에 분산한 후 입자 체적비 0.0001%에서 0.05%까지 변화시켜가 며 임계 열유속까지의 풀 비등 열전달계수를 측 정하였다 실험 결과 기존의 연구 결과.

^(6,7)

와 유사

하게 나노유체의 열전달계수는 감소하였지만 임 계 열유속은 크게 증가하는 것을 확인하였다 동. 일한 나노 입자를 이용한 실험 결과에서 이러한 차이를 보이는 이유는 나노 입자의 분산 방법의 차이에서 오는 것으로 판단된다.

기존의 많은 나노유체를 이용한 풀 비등 열전 달 연구에서는 나노 입자의 분산 방법에 주목하 지 않았다 이는 나노유체의 연구에 많이 사용되. 어 온 Al

2

O

3

나 CuO의 경우 연구자가 나노 입자 를 유체에 직접 분산을 하여 사용하는 것이 아니 라 나노 입자를 제작하는 회사에서 미리 분산을 하여 연구자에게 제공된 나노유체를 이용하여 실 험을 수행했기 때문에 많은 연구자들이 분산 방 법에는 큰 관심을 보이지 않았다 그러나 본 연. 구에서는 나노 입자를 분산하는 방법이 비등 열 전달에 주는 영향에 주목하여 선행 연구에서 수 행한 분산 방법과 다른 분산 방법을 이용해 실험 을 수행하여 분산 방법에 따른 비등 열전달 차이 를 확인해 보고자 한다.

따라서 본 연구에서는 Park and Jung

⁽¹¹⁾

의 연구 에서 나노 입자의 분산 방법으로 이용한 탄소나 노튜브에 직접 산화 처리를 하여 순수 물에 분산 한 나노유체를 사용하여 선행 연구와 동일한 조

Author Nano particle

/Fluid Heater Concentration Max. CHF

enhanced HTC

You et al.

⁽⁵⁾

Al

2

O

3

/Water Square flat

1cm×1cm 0.001-0.05 g/l 200% No change

Bang and Chang

⁽⁶⁾

Al

2

O

3

/Water Square flat

0.4cm×10cm 0.5%-4% vol. 32% Decreased

Kim et al.

⁽⁷⁾

Al

2

O

3

/Water ZrO

2

/Water SiO

2

/Water

SS wire

OD0.381mm×L12cm 10

^-3

%-10

^-1

% vol. 52%-80% Decreased

Coursey and Kim

⁽⁸⁾

Al

2

O

3

/Water Al

2

O

3

/Ethanol

Oxidized/Metalized Cu Block A 2cm

²

0.001-10 g/l 41%

Kim et al.

⁽⁹⁾

TiO

2

/Water Al

2

O

3

/Water

Nicr wire

OD 0.2mm 10

^-5

%-10

^-1

% vol. 180%

Xue et al.

⁽¹⁰⁾

CNT/Water

Nickel-plated Copper sphere D 25mm

1% vol. 17%

Park and Jung

⁽¹¹⁾

CNT/R22 CNT/Water

Tube

OD19mm×L152mm 1% vol. Increased

Park et al.

⁽¹²⁾

CNT/Water Square flat

9.53mm×9.53mm 0.0001%-0.05% vol. 200% Decreased

Table 1 Review of boiling experiments with nanofluid

건

⁽¹²⁾

에서 실험을 수행하였다 탄소나노튜브의 입. 자 체적비를 0.0001%에서 0.01%까지 변화시켜가 며 순수 물에 분산시킨 나노유체에서 임계 열유 속까지의 풀 비등 열전달계수를 측정하고 그 결 과를 분석하여 나노유체에서의 탄소나노튜브의 체적비에 따른 열전달계수의 변화를 살펴보고 기 존의 연구 결과와 비교하고자 한다.

실험장치 및 방법 2.

2.1 실험장치

은 사각 평면 히터를 이용하여 임계 열유 Fig. 1

속까지 데이터를 안전하게 측정할 수 있는 풀 비 등 실험 장치의 개략도를 보여 준다 실험 장치. 와 열전달 시험부 제작방법 실험방법 등이, Park 등

⁽¹²⁾

의 연구에서 사용한 것과 동일하므로 여기에 서는 간단하게 실험장치의 개략도와 열전달 시험 부만 소개하려 한다 자세한 내용은. Park 등

⁽¹²⁾

의 논문을 참조하기 바란다.

실험 장치는 크게 비등 용기와 외부 응축기로 구성되어 있는데 비등 용기는 직경 120 mm, 길 이 170 mm의 스테인리스 스틸 파이프와 양 끝단 의 플랜지를 사용하여 밀폐형으로 제작하였다.

비등 용기에서 열을 받아 증발된 증기는 외부 응 축기에 의해 액체로 응축된 뒤 중력에 의해 다시 비등 용기로 순환되도록 하였다 증기의 응축에. 필요한 냉각수는 독립된 정밀 항온조에 의해 정 밀하게 온도가 제어되어 외부 응축기의 열교환기 로 순환된다 본 실험에서 요구되는 높은 열유속. 을 얻기 위해 열전달 시험부 내에 삽입된 열전달 히터에 전원을 공급할 수 있는 직류 전원 공급기

를 사용하였다 (Agilent 6030A, 200V, 17A) .

본 연구에서는 임계점 부근의 높은 열유속에서도 비등 열전달계수를 측정할 수 있도록 작은 크기의 평면 열전달 시험부를 제작하였다 그림 는 본 연. 2 구에서 제작한 열전달 시험부를 나타낸다 열전달. 시험부는 크게 비등이 일어나는 구리 판과 그 판에 열을 공급하는 히터로 구성되어 있다 열전달 히터. 는 안에 20옴의 니크롬선이 삽입되어 있어 약 3800 kW/m

²

정도의 열유속까지 낼 수 있는 것으로 선정 했다(CGI사, CCR-375-1 모델).

에서 볼 수 있듯이 본 연구에서는 열전달 Fig. 2

표면에 변화를 주지 않고 표면 온도를 정확하게 측정하기 위해서 열전달 히터 위에 부착한 구리

판에 드릴을 이용하여 직경 1.0 mm, 깊이 5.0 의 구멍 네 개를 동일한 간격으로 냈고 그 안 mm

에 T-type 열전대가 들어갈 수 있도록 하였다 이. 렇게 4개의 열전대를 각각 구멍 안에 넣고 구멍 을 은 납으로 채워 넣어 빈 공간이 생기지 않게 하였다.

실험방법 및 조건 2.2

비등 실험에서 무엇보다 중요한 것은 비등 용 기의 밀폐성 확보와 증발온도 유지이다 본 실험. 에서는 질소와 고압가스로 비등 용기를 20기압까 지 충전한 뒤에 누출 검사기로 가스의 누출을 확 인하였다 가스 누출에 문제가 없음이 확인되면. 약 두 시간 동안 진공 펌프를 구동한 뒤 작동 유 체를 충전하였다 충전이 다 된 후 카트리지 히. 터와 정밀온도 제어 항온조를 사용하여 풀 온도 를 60℃의 포화 상태로 유지하고 열유속 10 kW/m

²

에서부터 실험을 수행하였다 주어진 열유. 속에서 정상 상태가 유지되면 풀 비등 열전달계 수를 측정하고 다시 열유속을 원하는 만큼 증가 시키면서 임계 열유속까지 데이터를 측정하였다.

시스템이 임계 열유속 부근에 도달하면 유동이 안정적이지 못하고 순식간에 막 비등으로 넘어가 서 히터가 망가지게 되므로 본 연구에서는 히터 표면의 온도를 매초 실시간으로 측정하여 온도가 도 이상이 되면 자동으로 히터의 전원이 차 150℃

단되도록 하였다 따라서 본 실험에서 유체의 임. 계 열유속은 히터 표면의 온도가 급격하게 증가 하여 히터의 전원이 차단되는 시점으로 결정하였 다.

실험이 끝난 뒤에는 작동 유체를 빈 용기에 회 수한 후 열전달 시험부를 비등 용기에서 분리하 고 비등 용기를 분해해서 아세톤 등의 세정제를 이용해 깨끗이 닦아내고 다시 결합하여 새로운 체적비의 나노유체를 넣고 위의 과정을 반복하여 실험을 수행하였다 또한 비등 열전달계수가 표. 면 불결 효과의 영향을 크게 받으므로 본 연구에 서는 유체를 교체할 때마다 열전달 시험관의 표 면을 동일한 2000번 사포로 균일하게 닦고 아세 톤으로 세척하여 표면 조건을 항상 균일하게 유 지하면서 실험을 수행하였다.

탄소나노튜브 분산 2.3

본 연구에서 사용된 탄소나노튜브는 CVD (chemical

Fig. 2 Flat heater specifications

제조법으로 만들어진 순도 의 vapor deposition) 97%

다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes, 로서 길이는

MWNTs) 10∼50 μm, 직경은 10∼20 이다 탄소나노튜브를 물에 적용하려면 무엇보다 nm .

중요한 것이 탄소나노튜브의 분산이다 다중벽 탄소. 나노튜브의 분산 방법은 크게 탄소나노튜브의 표면 에 공유 결합을 통해 화학적으로 처리를 한 기능기 를 부착시켜 용매에 대한 친화력을 높여 주어 분산 성을 증대시키는 방법과 물리적인 결합을 이용하여 탄소나노튜브를 대상 물질로 감싸서 분산시키는 방 법으로 나눌 수 있다 화학적 방법을 사용할 경우에. 원하는 용액 내에 친화력이 좋은 기능기를 부착함

으로써 다양한 용매에 대한 분산을 기대할 수 있다.

그러나 산 처리법 등을 이용하게 되면 그 과정이 물리적 방법보다 까다롭고 화학적 처리 후 환경적 인 오염이 생길 수 있다 이에 비하여 물리적인 분. 산 방법은 용매의 선택성은 줄어들지만 화학적 방 법에서 생길 수 있는 탄소나노튜브의 결함을 최소 화 할 수 있고 그 과정이 간단하다는 장점이 있다.

본 연구에서는 탄소나노튜브의 분산을 위해 사 용한 분산 방법은 탄소나노튜브의 표면에 화학적 으로 처리를 한 기능기를 직접 부착시키는 방법 을 이용했다 산화 처리 방법은 흑연구조 고유의. 극성을 변화시켜 나노 입자간의 반데르발스 힘을 약화시킴으로써 분산이 효과적으로 이루어질 수 있도록 만들어 준다. Riggs 등,

⁽¹⁶⁾

Ha 등

⁽¹⁷⁾

은 측면 질산이나 황산 등의 혼합산을 이용하여 탄소나, 노튜브의 표면을 화학적으로 산화시킴으로써 등의 산소를 함유하는 기능기를 -C=O, -COOH

도입하여 수용액상에서도 안정한 탄소나노튜브를 얻었으며, Georgakilas 등

⁽¹⁸⁾

은 단일벽 탄소나노튜 브를 N,N-dimethylformamide (DMF)에 현탁시킨 후 과잉의 알데히드(aldehyde)와 개질된 글리신

과의 반응을 통해 메탄올 에탄

(glycine) (methanol), 올(ethanol), 물 등에 용해되는 탄소나노튜브를 얻 었다.

본 연구에서는 가장 최근에 Ha 등

⁽¹⁶⁾

에 의해 제시된 탄소나노튜브에 대한 산화 처리 방법을 이용하여 본 연구에서 사용한 다중벽 구조의 탄 Fig. 1 Schematic of pool boiling test facility using a flat copper heater

소나노튜브(MWNT)를 산화 처리 하였다 산화 처. 리 방법을 간략하게 소개하면 황산(H2SO4, 98%,

과 질산 을 체적비 으로

8ml) (HNO3, 63%, 22ml) 1:3 혼합된 용액에 탄소나노튜브(2g)를 혼합한 후 약

분 정도 초음판 분산 처리를 한다

15 (sonication) .

다음으로 고온(110℃)에서 300 rpm 정도로 24시 간 동안 교반한 후 1차 증류수를 이용하여 탄소 나노튜브 입자의 산성도가 중성(pH=7)이 될 때까 지 여과하면 약 1.7g 정도의 CNT-COOH로 합성 된 탄소나노튜브를 얻을 수 있다 즉 탄소나노튜. , 브의 표면을 화학적으로 산화시킴으로써 -C=O, 등의 산소를 함유하는 기능기를 직접 부 -COOH

착하였다 이러한 방법으로 제작된 탄소나노튜브. 를 수용액상에 안정적으로 분산시켜 본 실험에 사용하였다.

실험 데이터의 처리 2.4

본 실험에서 열전달계수는 간단한 에너지 방정 식을 사용하여 구하였다 열전대가 설치된 열전. 달 표면에서의 국부 열전달계수는 식 (1)에 의해 서 결정된다.

  

_

 

_



 (1)

여기서 h, A, T

wall

, T

sat

는 각각 열전달계수 (W/m

²

·K), 열전달 면적(m

²

), 열전달 시험부 표면 온도 그리고 실험 유체의 포화온도(℃)이다 실제. 열전달 튜브의 표면은 열전대 삽입 구멍으로부터

떨어져 있으므로 식 의 온도

2 mm (1) T

wall

는 측

정된 온도 T

th

를 식 (2)에 있는 1차원 열전도 방 정식으로 보정하여 결정할 수 있다.



_

 

_

 

 

_



 

 ₍₂₎ 여기서 T

th

, L, k는 각각 열전대로 측정한 온도 열전달 시험부에서 열전대 홈까지의 두께 (℃),

열전달 시험부의 열전도도 이다 식

(m), (W/m·K) .

을 이용하여 열전달 시험부 표면 온도를 보정 (2)

한 결과 열유속이 200 kW/m

²

이상일 경우에는 온도차가 1℃ 이상 차이가 나므로 열전달계수를 결정하는 데 크게 영향을 주었다.

본 실험에서 발생하는 실험 데이터의 불확실성 을 결정하기 위해 Kline and McClintock

⁽¹⁹⁾

이 제안 한 방법을 적용하였으며 모든 작동 유체에 대하

Parameter Uncertainty I (A) ±0.001A

V (V) ±1V

L (mm) ±0.05mm

T ( ) ±0.1

Heat transfer coefficients

(W/m

²

K) ±4.2%

q''

CHF

(kW/m

²

) ±2.1%

Table 2 Experimental uncertainties

여 임계 열유속과 열전달계수의 불확실성은 각각 정도로 나타났다 는 계산에

±2.1%, ±4.2% . Table 2

필요한 각 독립 변수의 실험 오차를 나타낸다.

또한 한 유체에 대해 여러 차례 반복 실험을 한, 결과 실험 데이터의 재현율은 5% 이내로 나타났 다.

실험결과 및 고찰 3.

본 연구에서는 탄소나노튜브를 물에 효과적으 로 분산시킬 때 임계 열유속까지의 풀 비등 열전 달계수가 어떻게 변하는가를 살펴보기 위해 사각 평면 히터(9.53 mm × 9.53 mm)를 이용한 실험 장치를 제작하였고 풀의 온도를 60℃의 포화 상 태로 유지한 채 탄소나노튜브의 체적비를 변화시 켜가며 열전달 데이터를 취하였다.

탄소나노튜브 분산 나노유체의 풀 비등 열전 3.1

달계수

은 본 실험에서 적용한 탄소나노튜브의 Fig. 3

여러 체적비에 대해 열유속 변화에 따른 평면 히 터에서의 풀 비등 열전달계수를 임계 열유속까지 보여 준다 나노유체의 풀 비등 열전달계수는 열. 유속이 증가할수록 증가하는 전형적인 경향을 보 였다 탄소나노튜브의 체적비가. 0.0001%일 경우 열유속이 200 kW/m

²

이하에서는 순수 물과 비교 해서 열전달계수가 크게 차이를 보이지 않았지만 탄소나노튜브의 체적비가 더 증가하면 풀 비등 열전달계수가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 탄소나노튜브의 체적비가 증가할수록 열전달계수 향상 비율이 더 증가하였다 탄소나노튜브의 체. 적비가 0.0001%, 0.001%, 0.01%일 경우 열유속이

0 400 800 1200 1600

q''

(kW/m

²

)

0 10000 20000 30000 40000 50000

h (W /m 2 K )

Pure water 0.0001% + CNT 0.001%

0.01%

CHF (Pure water)

Fig. 3 Heat transfer coefficients of CNT nanofluids up to critical heat fluxes

0 40 80 120 160 200

q''

(kW/m

²

)

0 4000 8000 12000 16000 20000

h (W /m 2 K )

Pure water 0.0001% + CNT 0.001%

0.01%

Fig. 4 Heat transfer coefficients of CNT nanofluids up to 200 kW/m

²

560 kW/m

²

까지 순수 물과 비교해 각각 5.2%, 증가하였다 이 같은 풀 비등 열전 17.1%, 26.2% .

달계수가 증가되는 결과는 Park and Jung

⁽¹¹⁾

의 연 구 결과와 매우 유사하다.

실제로 대부분의 열교환기는 200 kW/m

²

이하 의 낮은 열유속에서 사용되기 때문에 낮은 열유 속 범위에서의 열전달계수 변화를 살펴보는 것도 중요하다. Fig. 4는 200 kW/m

²

이하의 낮은 열유 속에서의 풀 비등 열전달계수를 보여 준다 높은. 열유속에서와 마찬가지로 낮은 열유속에서도 탄

소나노튜브의 체적비가 증가할수록 열전달계수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

에서 볼 수 있듯이 탄소나노튜브의 체적 Fig. 4

비가 0.0001%, 0.001%, 0.01%인 경우 열유속이 에서 열전달계수는 순수 물의 열전 10-200 kW/m2

달계수와 비교해 각각 3.3%, 15.1%, 26.9% 정도 평균적으로 증가하였다. 이러한 결과는 동일한 탄소나노튜브를 적용해 풀 비등 실험을 수행한 Park and Jung

⁽¹¹⁾

의 결과와는 동일한 결과이지만 Park 등

⁽¹²⁾

의 연구 결과와는 상반되는 것이다.

이처럼 상이한 결과를 보이는 이유는 탄소나노 튜브를 분산하는 방법의 차이에 의해 생기는 것 으로 사료된다. Park and Jung

⁽¹¹⁾

의 연구와 본 연 구에서는 탄소나노튜브에 직접 화학적인 산 처리 를 하여 추가적인 고분자 물질의 혼합 없이 탄소 나노튜브를 분산시킨 나노유체를 사용하였다.

Park and Jung

⁽¹¹⁾

의 연구에서는 탄소나노튜브로 인한 열전달 표면에서의 침착이나 불결 효과 등 을 전혀 확인할 수 없었으며 100kW/m

²

이하의 낮은 열유속에서 열전달계수가 30%까지 증가하 는 결과를 보였다 본 연구에서도 동일하게 탄소. 나노튜브의 체적비가 0.01%인 경우 200 kW/m

²

이 하의 낮은 열유속에서 열전달계수가 26.9% 정도 증가하는 결과를 보였다.

그러나 Park 등

⁽¹²⁾

의 연구에서는 고분자 입체안 정제(PVP)를 혼합하여 탄소나노튜브를 분산시킨 나노유체를 사용하여 실험을 수행한 결과 본 연 구와 동일한 조건에서 열전달계수가 34.0% 정도 감소하여 상반된 결과를 보였다. Park 등

⁽¹²⁾

의 연 구에서는 탄소나노튜브가 열전달 히터의 표면에 침착되어 열전달이 감소하는 결과를 보였다고 분 석하였으며 Park and Jung

⁽¹¹⁾

은 기존의 실험에 사 용되어 온 금속 친화성을 가진 구리 알루미늄, 나노 입자들과는 달리 탄소나노튜브는 금속과의 친화성이 적어 표면 불결효과를 일으키지 않기 때문에 열전달계수가 향상되는 것으로 분석하였 다.

그러나 본 연구의 결과를 분석해 볼 때 이러한 결과는 탄소나노튜브의 금속친화성이 아닌 나노 입자를 분산하는 방법의 차이에 의해 생기는 것 으로 판단된다.

Park 등

⁽¹²⁾

의 연구에서 이용한 고분자 물질 을 혼합하여 분산하는 방법은 열전달 히터 (PVP)

표면에서 비등 현상에 의한 나노 입자의 침착 현

상이 크게 진행되어 열전달계수를 감소시키지만, 입자 표면에 산화 처리를 한 탄소나노튜브를 순 수 물에 분산시키면 열전달 히터의 표면에 비등 현상에 의한 침착 현상이 거의 일어나지 않고, 열전도도가 높은 탄소나노튜브 입자가 유동에 의 해 열전달 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층 을 교란시키는 효과를 주는 것으로 사료되며 이 로 인해 비등 열전달이 잘 일어날 수 있는 촉진 제 역할을 한 것으로 사료된다.

3.2 탄소나노튜브 사용 나노유체의 임계 열유속 는 평면 히터를 이용한 탄소나노튜브 적 Fig. 5

용 나노유체의 임계 열유속까지의 풀 비등 실험 결과를 보여 준다. Table 3에서 볼 수 있듯이 본 연구에서는 순수 물을 포함하여 4개 조성의 유체 에서 실험을 수행하였다. 먼저 탄소나노튜브를 적용한 실험 결과를 보면 실험에 사용한 모든 체 적비에서 순수 물에 비해 임계 열유속이 증가하 였다 나노 입자의 체적비가. 0.0001%에서는 순수 물에 비해 78.6% 정도 임계 열유속의 향상을 보 이고, 0.001%와 0.01%에서는 순수 물과 비교해 각각 150%, 123.2% 정도 임계 열유속의 향상을 보였다. 임계 열유속은 나노 입자의 체적비가 에서 까지 증가하면 이에 비례해서 0.0001% 0.001%

증가하다가 0.01%까지 체적비를 늘리면 0.001%의 임계 열유속보다 10.7% 감소하였다. 따라서 본 실험에서 이용한 다중벽 탄소나노튜브의 경우 임 계 열유속의 최대치는 탄소나노튜브의 체적비가 가 될 때 발생하는 것으로 보인다 나노

0.001% .

입 자의 체적비가 0.001%보다 크게 되면 임계 열 유속이 순수 물의 임계 열유속에 비해서는 높지 만 이보다 적은 체적비에서의 임계 열유속보다는 낮은 것으로 나타났다.

Kim 등

⁽⁹⁾

은 나노 입자를 물에 분산시켰을 때 열전달 표면에 나노 입자가 침착되어 표면이 개 질되면서 임계 열유속이 크게 증가한다고 보고하 였다 그러나 탄소나노튜브를 사용하는 경우에. 도 이런 현상이 발생하는지 살펴본 사례가 없으 므로 탄소나노튜브와 열전달 표면과의 상호 작용 을 살펴보기 위해 직경이 0.25mm인 티타늄 와이 어(Ti wire)를 이용해 대기압에서 임계 열유속까 지의 풀 비등 실험을 수행하였다 이를 위해 사. 용한 실험 장치는 Kim 등

⁽⁹⁾

의 것과 유사하므로 실험 전반에 관하여 관심 있는 독자는 Kim 등

⁽⁹⁾

Fluids CHF (kW/m

²

)

Increase (%) Pure water 560

+ CNT 0.0001% 1000 78.6 + CNT 0.001% 1400 150.0

+ CNT 0.01% 1250 123.2 Table 3 Critical heat fluxes of tested fluids

0 10 20 30 40 50

T wall -T sat (

^o

C)

0 400 800 1200 1600 2000

q '' (k W /m 2 )

Pure water (CHF= 560) 0.0001% + CNT (CHF=1000) 0.001% (CHF=1400) 0.01% (CHF=1250)

CNT (Pure water)

Fig. 5 Pool boiling data up to critical heat fluxes for all tested fluids

을 참고하기 바란다 티타늄 와이어를 사용하게. 되면 일단 직경이 작으므로 탄소나노튜브의 표면 침착 여부를 전자 현미경(SEM)으로 쉽게 관측할 수 있고 히터가 끊어질 때까지 열을 가해 임계 열유속을 측정할 수 있다 그러나 히터의 형상이. 평면이 아니므로 이를 통해 얻은 데이터는 대부 분의 평면 열전달 히터 사례에 일반적으로 적용 할 수 없다.

⁽⁷⁾

따라서 여기서는 질적인 데이터를 얻는 데 초점을 두고 실험을 수행하였다.

티타늄 와이어 실험에서도 평판 실험에서 사용 한 동일한 탄소나노튜브 분산 나노유체를 사용해 임계 열유속을 측정하고 실험이 끝난 뒤 와이어 히터의 열전달 표면을 전자 현미경으로 촬영하였 다. Fig. 6은 와이어 히터와 평면 히터를 사용하 여 얻은 임계 열유속을 탄소나노튜브의 체적비의

함수로 보여 준다 와이어 히터를 이용한 경우에. 도 평면 히터의 경우와 마찬가지로 탄소나노튜브 의 체적비가 증가함에 따라 임계 열유속이 증가 하지만 일정 수준의 체적비에 도달하면 임계 열 유속이 더 이상 증가하지 않거나 증가율이 매우 작아짐을 확인할 수 있었다 와이어 히터 실험에. 서도 탄소나노튜브가 분산되면 탄소나노튜브의 체적비에 상관없이 순수 물에 비해 임계 열유속 이 증가하였다 구체적으로 살펴보면 탄소나노튜. 브의 체적비가 0.0001%와 0.001%에서는 순수 물 에 비해 임계 열유속이 50% 정도 향상되었고 에서는 순수 물에 비해 임계 열유속이 0.01%

정도 향상되었다

140% .

은 비등 실험이 끝난 직후 티타늄 와이어 Fig. 7

의 표면을 전자 현미경을 이용하여 촬영한 결과 를 보여 준다. Fig. 7에서 볼 수 있듯이 실험에 사용한 티타늄 와이어는 실험을 수행하기 전에 이미 길이 방향으로 홈이 나 있었다 순수한 물. 에서 비등 실험을 수행한 후에 촬영한 티타늄 와 이어는 실험을 수행하기 전과 같은 형태로 큰 변 화가 없었다. 그러나 탄소나노튜브를 분산시켜 실험을 수행한 결과 탄소나노튜브의 체적비가 증 가할수록 히터 표면에 침착되는 탄소나노튜브의 양이 조금씩 증가하는 것을 알 수 있었다. 탄소 나노튜브의 체적비가 0.0001%와 0.001%의 경우 나노 입자가 비교적 균일한 형태로 침착이 진행 되었다 그러나 원래 히터 표면에 나있던 길이. 방향의 홈이 모두 유지될 정도로 히터 표면에 나 노 입자가 많이 침착되지 않은 것을 확인할 수 있다 이러한 결과로 볼 때 비등 시 기포 형성을. 촉진하는 활성 핵 기공이 많이 존재할 것으로 판 단할 수 있으며 비등 시 기포 형성이 잘 될 것으 로 예측할 수 있다. Fig. 7에서 볼 수 있듯이 체 적비가 0.01%가 되면 체적비가 0.001%일 경우와 비교해 표면에 침착되는 양이 증가하였으나 히터 표면에 나있는 길이 방향의 홈이 유지되었다 또. 한 히터 표면의 일부분에는 나노 입자들이 불균 일하게 크게 성장되어 있는 것을 확인할 수 있으 나 표면 전체를 덮을 정도로 심하게 침착되지는 않은 것을 알 수 있다.

분산 방법의 차이에 의한 열전달 히터의 표면의 침착 정도를 비교하기 위해 동일한 나노 입자를 사용하고 동일한 실험 조건에서 실험을 수행하고 분산 방법만 차이를 결과를 비교해 볼 필요

0.0001 0.001 0.01

CNT concentration

(%vol.)

0 500 1000 1500 2000 2500

q ''

CHF

(k W /m 2 )

Wire heater

Flat heater

Pure water (Wire heater )

Pure water (Flat heater )

Fig. 6 Critical heat fluxes obtained from wire and flat heaters as a function of CNT concentration

가 있다. Fig. 8은 Park 등

⁽¹²⁾

의 연구와 본 연구의 사용한 나노유체에 대해서 동일한 체적비 0.001%

로 열전달 실험을 수행한 후 표면을 전자현미경 으로 촬영한 사진을 비교하여 보여준다. Fig. 8에 서 볼 수 있듯이 순수 물에서 실험을 수행한 열 전달 표면의 경우 홈(cavity)이 길이 방향으로 균 일하게 나 있는 것을 알 수 있다 그러나 나노유. 체의 분산에 고분자 물질(PVP)을 혼합한 경우 순 수 물에서 풀 비등 실험을 수행한 열전달 표면과 비교해서 히터 표면에 매우 매끈하게 침착된 것 을 알 수 있다 탄소나노튜브 입자가 표면에 침. 착되는 효과에 의해서 열전달 표면의 활성 핵 기 공이 감소할 것으로 예상할 수 있으며 이는 열전 달 표면에서 발생할 수 있는 기포의 수를 감소시 킬 것으로 사료된다 이러한 효과로 인해 기포의. 발생 빈도가 감소하게 되어 열전달 표면에서 핵 비등이 감소하여 비등 열전달계수는 감소하는 것 으로 판단된다.

그러나 열전달 표면에서 기포들이 발생할 때 크게 침착된 열전달 표면은 그 기포의 하단으로 유체가 공급되는 것을 방해하는 거대한 기포막이 형성되는 것을 억제하거나 작은 기포들이 합쳐져 서 형성되는 큰 기포막이 생기는 것을 억제하게 된다 이렇게 열전달 표면에서 대규모 기포막이. 형성되는 것이 억제되므로 열전달 표면으로 유체 가 원활하게 공급되어 핵 비등이 높은 열유속까

Fig. 7 SEM images of deposition of CNTs on heat transfer wire for various concentrations of CNTs (×300)

지 지속될 수 있다 따라서 임계 열유속은 증가. 하게 된다.

에서 볼 수 있듯이 산화 처리를 한 탄소 Fig. 8

나노튜브를 분산한 경우 순수 물에서 풀 비등 실 험을 수행한 후의 열전달 표면과 비교해서 표면

Fig. 8 SEM images of deposition of CNTs on heat transfer wire by two different dispersion methods at the 0.001% volume concentration (×300)

에 침착이 되지만 고분자 물질을 혼합하여 분산 한 나노유체의 표면보다는 매끈하게 침착되지 않 았다 따라서 열전달 표면에 침착되는 정도가 크. 지 않고 활성 핵 기공 역할을 하는 열전달 표면 의 홈이 거의 형태를 유지할 것으로 판단된다.

그러나 이 경우에도 여전히 나노 막이 존재하므 로 고분자 물질을 사용한 경우와 마찬가지로 거 대한 기포막의 형성이 억제되고 핵 비등이 높은 열유속에서도 지속되어 임계 열유속이 증가하는 것으로 판단된다.

다시 말해 탄소나노튜브 입자가 표면에 침착되 는 효과가 고분자 물질을 혼합하여 분산한 나노 유체의 경우와 같이 비등 열전달을 방해하는 요 인으로 작용할 수 있으나 열전달 표면의 활성, 핵 기공이 감소하지 않고 기포의 크기가 작아지 게 되면 기포 발생 빈도가 증가하여 표면에서의 핵 비등이 잘 발생하여 비등 열전달계수는 증가 하는 것으로 사료된다.

나노 입자의 침착에 대한 또 다른 효과로 표면 에서의 나노 막의 성장을 들 수 있다 고분자 물. 질의 경우 열전달 표면에 침착이 시작되면 열유 속이 증가할수록 고분자 물질들 간의 친화력에 의해 계속해서 열전달 표면의 나노 막을 두껍게 성장시킨다 반면에 산화 처리를 한 경우는 탄소. 나노튜브 입자들 간의 친화력보다는 산화 처리에 의한 물과의 분산성이 더 크기 때문에 비등에 의 한 열전달 표면에 나노 막이 비교적 얇게 형성되 었다 표면에 나노 입자가 더 이상 침착되지 않. 으면 나노유체 내의 열전도도가 높은 탄소나노튜 브 입자는 열전달 표면의 나노 막을 성장시키는 것이 아니라 열전달 표면에 형성된 열 경계층 안 에서 부유하게 된다 이 입자들이 분자 운동론. 에 의하여 열 경계층 내에서 기포 (kinetic theory)

가 발생 성장 이탈할 때 나노 크기의 탄소나노, , 튜브 입자가 물 분자와 함께 크게 교란되고 유, 동에 의해 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층 이 붕괴되거나 열전달 표면에서 기포의 발생과 이탈을 촉진시켜 나노유체의 풀 비등 열전달계수 는 순수 물에 비해 증가하는 것으로 사료된다.

4. 결 론

본 연구에서는 탄소나노튜브를 순수 물에 분산 시켜 풀 비등 열전달계수와 임계 열유속을 측정 할 수 있는 정사각형 평면 실험 장치를 제작하여 탄소나노튜브의 체적비를 0.0001%에서 0.01%까지 변화시켜가며 60℃에서 풀 비등 열전달 실험을 수행하였다. 실험에서는 탄소나노튜브를 분산시 키기 위해 탄소나노튜브 입자 표면에 직접 산화 처리를 하는 화학적인 방법을 사용하였고 실험을 통해 얻은 데이터를 분석하여 다음과 같은 결론 을 얻었다.

탄소나노튜브를 물에 분산시키면 모든 체적 (1)

비에서 임계 열유속은 순수 물에 비해 증가하였 다 임계 열유속은 탄소나노튜브의 체적비에 따. 라 크게 변하며 체적비가 0.001%일 때 순수 물에 비해 150%나 증가하면서 최대치를 보였다.

산화 처리를 한 탄소나노튜브를 순수 물에 (2)

분산시키면 열전달 히터의 표면에 비등 현상에 의한 침착 현상이 거의 일어나지 않고 열전도도, 가 높은 탄소나노튜브 입자가 유동에 의해 열전 달 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층을 교란

시키는 효과를 주는 것으로 사료되며 이로 인해 비등 열전달이 잘 일어날 수 있는 촉진제 역할을 하는 것으로 사료된다.

와이어 히터를 이용하여 임계 열유속 실험 (3)

을 한 뒤 와이어의 표면을 전자 현미경으로 촬영 한 결과 탄소나노튜브의 체적비가 증가함에 따라 표면에 탄소나노튜브가 침착되는 정도가 증가함 을 알 수 있었다.

탄소나노튜브에 산화 처리를 하여 나노유체 (4)

에 분산을 할 경우 표면이 거의 침착되지 않고 활성 핵 기공이 감소하지 않아 비등 열전달계수 는 증가하였지만 그러나 이 경우에도 여전히 나 노 막이 존재하므로 고분자 물질을 사용한 경우 와 마찬가지로 거대한 기포막의 형성이 억제되고 핵 비등이 높은 열유속에서도 지속되어 임계 열 유속이 증가하는 것으로 판단된다.

후 기

본 연구는 2007년도 정부 과학기술부 의 재원으( ) 로 한국과학재단의 특정기초연구사업 지원을 받 아 수행되었다(No. R01-2007-000-20055-0).

참고문헌

(1) Eastman, J. A., Choi, S. U. S., Li, S., Thompson, L. J. and Lee, S., 1997, “Enhanced Thermal Conductivity Through the Development of Nano-Fluids," Proc., Symposium on Nanophase and Nanocomposite materials II, Materials Research Society, Boston, Vol. 457, pp. 3~11.

(2). Lee, S., Choi, S. U. S., Li, S. and Eastman, J.

A., 1999, "Measuring Thermal Conductivity of Fluids Containing Oxide Nanoparticles," ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 121, pp. 280~289.

(3) Eastman, J. A., Choi, S. U. S. and Yu, W., 2001, "Anomalously Increased Effective Thermal Conductivity of Ethylene Glycol-based Nanofluids Containing Copper Nanoparticles," Applied Physic Letters, Vol. 78, pp. 718~720.

(4) Das, S. K., Putra, N., Thiesem, P. and Roetzel, W., 2003, "Temperature Dependence of Thermal Conductivity Enhancement for Nanofluids," ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 125, pp. 567~574.

(5) You, S. M., Kim, J. H. and Kim, K. H., 2003,

"Effect of Nanoparticles on Critical Heat Flux of Water in Pool Boiling Heat Transfer," Applied Physic Letters, Vol. 83, pp. 3374~3376.

(6) Bang, I. C. and Chang, S. H., 2005, "Boiling Heat Transfer Performance and Phenomena of Al

2

O

3

-water Nano Fluids from a Plain Surface in a Pool," International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 48, pp. 2407~2419.

(7) Kim, S. J., Bang, I. C., Buongiorno, J. and Hu, L. W., 2007, "Surface Wettability Change during Pool Boiling of Nanofluids and its Effect on Critical Heat Flux," International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 4105~4116.

(8) Coursey, J. S. and Kim, J., 2008, "Nanofluid Boiling: The Effect of Surface Wettability,"

International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 29, No. 6, pp. 1577~1585.

(9) Kim, H. D., Kim, J. and Kim, M. H., 2007,

"Experimental Studies on CHF Characteristics of Nano-fluids at Pool Boiling," International Journal of Multiphase Flow, Vol. 33, pp. 691~706.

(10) Xue, H. S., Fan, J. R., Hong, R. H. and Hu, Y. C., 2007, "Characteristic Boiling Curve of Carbon Nanotube Nanofluid as Determined by the Transient Calorimeter Technique," Applied Physics Letters, Vol. 90, 184107.

(11) Park, K. J. and Jung, D., 2007, "Enhancement of Nucleate Boiling Heat Transfer Using Carbon Nanotubes," International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 4499~4502.

(12) Park, K. J., Jung, D. and Shim, S. E., 2009,

"Nucleate Boiling Heat Transfer in Aqueous Solutions with Carbon Nanotubes up to Critical Heat Fluxes," International Journal of Multiphase Flow, Vol. 35, No. 6, pp. 525~532.

(13) Ajayan, P. M., 1999, "Nanotubes from Carbon,"

Chemical Reviews, Vol. 99, pp. 1787~1799.

(14) Dresselhaus, M. S., Dresselhaus, G. and Avouris, P., 2001, "Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications," Eds.;

Springer, New York, Vol. 80.

(15) Baughman, R. H., Zakhidov, A. A. and de Heer, W. A., 2002, "Carbon Nanotubes - the Route Toward Applications," Science, Vol. 297, p. 787.

(16) Riggs, J. E., Guo, Z., Carroll, D. L. and Sun, Y. P., 2000, "Strong Luminescence of Solubilized Carbon Nanotubes," Journal of the American Chemical Society, Vol. 122, No. 24, pp.

5879~5880.

(17) Ha, J. U., Kim, M., Lee, J., Choe, S., Cheong, I. W. and Shim, S. E., 2006, "A Novel Synthesis of Polymer Brush on Multiwall Carbon Nanotubes Bearing Terminal Monomeric Unit,"

Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 44, pp. 6394~6401.

(18) Georgakilas, V., Kordatos, K., Prato, M., Guldi, D. M., Holzinger, M. and Hirsch, A., 2002,

"Organic Functionalization of Carbon Nanotubes,"

Journal of the American Chemical Society, Vol.

124, No. 5, pp. 760~761.

(19) Kline, S. J. and McClintock, F. A., 1953,

"Describing Uncertainties in Single-Sample Experiments," Mechanical Engineer, Vol. 75, pp 3~8.