한국입자에어로졸학회

1. 서 론

정전분무 (electrospray)를 이용하여 대전된 균일한 미소 액적 생성과 제어에 대한 연구가 연료 분무, 입 자 하전, 미소분말 제조 (Gomez et al., 1997), 잉크젯

프린터, 정전 도장 및 박막 코팅 (Ikuo and Hidetoshi, 2004) 등 다양한 응용분야와 연관되어 진행되고 있 다. 최근 들어 NT (nanotechnology)와 관련하여서도 서브마이크론 크기의 미소 액적 생성 및 제어에 관 한 연구가 큰 관심의 대상이 되고 있다. 미소 액적 생성은 압력분무기 (spray nozzle), 초음파를 이용한 액적 발생기 (ultrasonic nebulizer) 등이 가능하지만, 전기장을 이용하는 정전분무는 기계적인 장치보다 노즐의 형태와 구조가 단순하여 제작하기 용이하고

다중노즐을 이용한 정전분무 특성 연구

강영진*∙박형호∙김경태∙김상수 한국과학기술원 기계공학과

Characteristics of electrospray using multi-nozzle system

Young Jin Kang*, Hyung Ho Park, Kyoung Tae Kim and Sang Soo Kim Department of Mechanical Engineering of Korea Advanced Institute of Science and Technology

Abstract

An experimental investigation was performed on multi-nozzle electrospray that was operated in the cone-jet mode. The effects of liquid f low rate, applied voltage to the guard plate, and electrospray geometry on droplet size, droplet velocity, and spray angle were systematically investigated. Operating the electrospray in the cone-jet mode, charged micro droplets can be obtained in almost uniform size. Thus the cone-jet mode electrospray has been applied to some interesting fields such as medical powder production, film coating process, electrostatic painting, etc. We designed an electrospray system with multi-nozzle for overcoming low flow rate of electrospray in the cone-jet mode. At the standard condition, the cone-jet mode is generated by supplying ethanol at a various liquid flow rate (5~40µL/min) through the syringe pump and applying a high voltage (0~5 kV) to a stainless-steel capillary tip (0.5 mm i.d., 0.9 mm o.d.). There were no differences in the generated droplet size distribution between the single- and multi-nozzle electrospray with a guard plate which made the spray angle became smaller. The droplet velocity increased with the increase of voltage applied to the guard plate.

Key words : Electrospray, Cone-jet mode, Guard plate, Multi-nozzle PAAR Vol. 2, No. 1 (2006) pp. 9~17

(사)한국입자에어로졸학회

*Corresponding author.

Tel : +82-(0)42-869-3061, E-mail : [email protected]

발생된 액적들이 단분산 (monodisperse) 분포를 갖는 등 여러 장점을 가지고 있다.

정전분무는 전기력에 의해 액체를 작은 액적들로 분산시키는 현상이다 (Fernandez et al., 1995). 전기 전도성을 갖는 용액을 내경이 작은 금속 모세관으로 통과시키고 수에서 수십 kV의 고전압을 걸어주면 전도성 액체 속에 용해되어 있던 이온들이 모세관 표 면으로 인력을 받아 이동하게 되고, 이와 반대의 극 성을 가진 이온들은 반발력을 받아 액체 곡면(meni- scus)으로 이동하게 된다. 전압을 증가시키게 되면 액체곡면에 작용하는 전기력과 이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서 모세관 팁에서 액적이 분무된다. 여기서 전압을 더 증가시키게 되면 모세관 팁에서 액체 곡면이 콘 모양을 형성하는데 이것을 테일러 (Taylor) 콘이라 부른다 (Cloupeau and Prunet-Foch, 1994). 이 때 테일러 콘 팁에서 표면 전 단응력을 받아 매우 가는 액주(liquid ligament)가 형 성되고, 액주 끝에서 액주 표면에 작용하는 표면파의 교란에 의해 작은 액적들로 깨지게 된다 (Hartman et al., 2000).

콘젯모드 (cone-jet mode)에서의 정전분무는 모세 관의 내부 지름에 거의 관계없이 모세관의 크기보다 더 작고 단분산 분포를 가지는 액적들을 생성한다 (Jaworek and Krupa, 1998; Regele, 2002). 액체의 공 급유량과 모세관의 인가전압 및 액체의 전기 전도계 수에 따라서 액적의 크기를 수십 나노미터의 크기에 서부터 수백 마이크론 크기까지 발생시킬 수 있으며 다른 정전분무 모드보다 상당히 안정적이다 (Ganan- Calvo, 1994). 또 발생된 액적이 전하를 띠고 있어서 액적들의 이동을 쉽게 제어할 수 있고, 생성된 액적 들이 같은 전하를 띠고 있기 때문에 액적들간의 쿨 롬 반발력 (Coulombic repulsion)에 의해 액적들간의 응집으로 인한 액적 크기 증가를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 액적들간의 자체 분산 (self-dispersion)을 유 도할 수 있다.

노즐부 주위에 가드판 (guard plate)을 설치하게 되 면 모세관에 인가되는 전압과 독립적인 전압을 따로 가드판에 인가하여 분무된 액적에 외부 전기장이 가 해지게 되고, 그 영향으로 분무각을 조절할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 모세관 팁에 작용하는 외부전기장 의 강도가 커질수록 모세관 팁에서의 전기장의 급격 한 증가를 줄여주고, 축방향 전기장에 의해 액체 곡

면과 액주의 안정된 성장을 돕기 때문에 넓은 전압 구간에서 안정된 콘젯모드를 형성한다. 가드판에 인 가하는 전압을 변화시켜도 분무되는 액적의 크기에 는 영향을 미치지 않아 분무각만을 독립적으로 제어 할 수 있게 된다(Park et al., 2004).

정전분무는 위에서 열거했듯이 여러 가지 좋은 장 점들을 갖고 있으나, 유량이 매우 적다는 단점을 가 지고 있다. 이것을 극복하기 위한 방법으로 노즐을 여러 개 설치하여 분무시키는 다중노즐 (Rulison and Flagan, 1992)이 있는데, 다중노즐의 분무에서는 인접 한 노즐간의 간섭으로 인해 정전분무의 고유한 특성 에 영향을 미칠 수도 있다. 가드판의 사용은 다중노 즐 사용시 분무각을 제어함으로써 인접 노즐에서 분 무되는 액적간의 영향을 줄일 수 있다.

따라서 본 연구에서는 다중노즐을 이용한 정전분 무의 특성을 알아봄으로써 정전분무의 고유한 특성 을 유지하면서 유량을 증가시킬 수 있는가를 확인해 보았다. 분무전류, 액적의 크기와 분포, 액적의 속도 를 측정하고, 분무형상을 가시화하여 분무각을 계산 하여, 단일노즐일 경우와 비교하였다.

2. 실험 방법

본 연구에서 사용된 실험 장치의 개략도가 그림 1 에 나타나 있다. 실험장치는 분리형 가드판이 설치되 어 있고, 금속 모세관 (I.D : 500µm, O.D : 900µm)을 여러 개 설치하도록 설계된 노즐부와 액체 공급장치,

Step motor

1/1000 probe Electrospray nozzle H.V.

Carriage Substrate

Electrometer H.V.

Multi-meter Guard plate

Syringe pump

Figure 1.Experimental setup.

고전압 공급장치, 전류 측정장치 (Keithly 6514 Elec- trometer), 기판 (substrate)이 놓이게 되는 이송대 (Carriage)로 이루어져 있다. 또 수 kV의 고전압을 1/1000로 줄여 디지털 멀티미터(Tektronix DMM916) 를 이용하여 실시간으로 전압을 측정할 수 있게 1/1000 프로브 (probe)를 설치하였다. 액체공급장치로 써 주사기 펌프(syringe pump, Harvard Apparatus AH 55-1199)를 이용하여 금속 모세관으로 에탄올을 공 급하고 고전압 공급기(high power supply, Korea swi- tching, HV 15 kV & 30 kV)로 금속 모세관에 고전압 을 인가하여, 액적을 분무시켜 그 특성을 살펴보았 다.

분리형 가드판이 달린 새로운 형태의 노즐 시스템 을 이용하여 단일 및 다중노즐 정전분무 특성을 살 펴보았다. 미소전류측정기를 이용하여 분무되는 액적 의 전류를 측정하였고, 액적 크기 측정장치 (HELOS VARIO, Sympatec)를 이용하여 액적의 크기 및 분포 를 측정하였다. 또 분무되는 액적의 속도는 LDV (Laser Doppler Velocimetry)를 이용하여 측정하였다.

아르곤 이온 레이저 (Coherent INNOVA70 argon ion laser)를 광원으로 이용하여 분무되는 액적을 산란시 켜 가시화하였다.

그림 2는 분리형 가드판이 설치된 노즐 시스템을 나타낸 것이다. 가드판을 금속 모세관과 분리시킴으 로써 모세관과 가드판의 인가전압을 독립적으로 제 어할 수 있음은 물론이고, 가드판이 적용된 다중노즐 의 정전분무 실험 시 작업을 손쉽게 할 수 있게 제 작하였다. 모세관과 가드판 사이에 고전압 (V1, -)을

걸어 이는 오직 콘젯모드를 만들어 분무시키는 역할 을 하며, 가드판과 기판 (substrate)에 걸리는 전압 (V₂, ⁺⁺)은 V1에 의해 (-)로 하전된 액적들을 아래방 향으로 당기는 역할을 한다. 가드판은 스테인레스 스 틸 재질로 12 cm×6 cm, 두께가 1 mm인 직사각형 형 태이고, 모세관 끝단으로부터 3 mm 거리를 두었다.

3. 결 과

3. 1 콘젯모드 전압구간 측정

그림 3에는 액체 콘을 가시화하면서 유량에 따라 안정된 콘젯모드가 형성되는 전압구간이 나타나 있 다. 유량을 5~40µL/min까지 변화시켰고, 콘젯모드 가 처음 생기게 되는 인가전압 (Onset voltage)이 2.0 kV 정도였으며, 2.7 kV 정도가 되면 콘젯모드가 깨지 는 전압(offset voltage)이 됨을 알 수 있었다. 유량에 따라서 크게 변화가 없었으며, 2.5 kV에서는 모든 유 량 구간에서 항상 콘젯모드가 형성되는 것을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 있을 실험에서는 콘젯모드를 형성하는 전압 (V1)은 항상 2.5 kV로 고정하여 안정 된 콘젯모드가 형성되게 하여 실험을 하였다.

3. 2 분무 전류 측정

가드판에서 측정한 전류값과 기판에서 측정한 전 류값을 알아보았다. 앞에서도 언급하였지만, 노즐과 가드판 사이에 인가한 전압 V1은 2.5 kV로 고정하여

Guard plate V₁ (-)

V₂ (±) Substrate

Figure 2.Multi-nozzle electrospray system with guard plate.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Onset voltage Offset voltage

Applied voltage, V (kV)

Flow rate, Q (µL/min)

Figure 3.The applied voltage range generated the stable cone- jet mode as function of the flow rate.

일정한 콘젯모드를 형성하고, 가드판과 기판 사이의 높이는 25 mm로 하였다. 그림 4에 가드판에서의 전 류를 측정한 그래프가 나타나 있다. 최초 가드판과 기판 사이에 인가한 전압 (V2)이 0 kV일 때, 즉 외부 전기장이 작용하지 않을 때에는 전류값이 높게 나오 다가 V2를 높여주게 되면 전류값이 떨어지게 되고, 그 후로는 V2를 더 높인다 하더라도 거의 일정한 전 류값을 나타나게 된다. 또 유량이 고정되어 있으면 V₂가 높아도 분무되는 액적의 양이 같기 때문에 전 류값은 거의 일정하게 유지된다. 유량이 증가함에 따 라서는 분무되는 액적의 양이 많아지기 때문에 그만 큼 전류값도 커진다. 가드판은 접지되어 있어서 액적 들이 가드판에 부착되는 순간 전기적으로 중성이 되 기 때문에, 가드판에 부착되어 있는 액적들은 전류 측정에 영향을 미치지 않는다. 기판에서의 전류값은 그림 5에 나타나 있다. 기판에서는 V2가 0 kV일 때 다시 가드판에 부착되는 액적들이 많기 때문에 전류 값이 낮게 나타났고, V2를 높여주게 되면 전류값은 증가하였고 역시 같은 유량 조건에서는 V2가 더 커 진다하여도 전류값에 큰 변화는 없었다. 실질적으로 가드판에 부착되는 액적과 기판에 부착되는 액적을 합친 것이 분무되는 총 액적의 양이라고 볼 수 있기 때문에, 두 개의 전류값을 합친 것이 분무 전류값이 라고 볼 수 있다. 이것이 그림 6에 나타나 있다. 전체 적으로 거의 일정한 전류값을 나타내고 있고, V2가 0 kV일 경우 전류값이 상대적으로 낮은 것을 알 수 있다. 이는 V2가 0 kV인 경우에 가드판이나 기판에

부착되지 않고, 다른 곳으로 빠져나가는 손실되는 액 적이 있기 때문이다.

3. 3 분무 가시화 및 분무각 측정

분무 가시화한 실험 결과가 그림 7, 8에 나타나 있 다. 그림 7은 높이 (height), 즉 가드판과 기판 사이의 거리를 25 mm로 고정하고 유량을 10~40µL/min까 지 변화시키면서 V2를 0 kV부터 5 kV까지 증가시키 면서 분무되는 모습을 가시화한 것이다. 앞의 전류 측정 실험에서 V2가 0 kV일 경우 가드판에 부착되는 액적이 상당수 존재함을 알 수 있었고, 이는 가시화 한 영상에 잘 나타나 있다. V2가 증가함에 따라 분무

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Spray current, I (nA)

2^nd Applied voltage, V (kV)

5 µL/min 10 µL/min 20 µL/min 30 µL/min 40 µL/min 50 µL/min

Figure 4.The spray current at guard plate.

0 1 2 3 4 5 6 7

0 10 20 30 40 50 60 70

Spray current, I (nA)

2^nd Applied voltage, V (kV)

5 µL/min 10 µL/min 20 µL/min 30 µL/min 40 µL/min 50 µL/min

Figure 5.The spray current at substrate.

0 1 2 3 4 5 6 7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Spray current, I (nA)

2^nd Applied voltage, V (kV)

5 µL/min 10 µL/min 20 µL/min 30 µL/min 40 µL/min 50 µL/min

Figure 6.Total spray current.

각이 상당히 줄어드는 것을 알 수 있으며, 유량이 커 짐에 따라 노즐 팁에서 액적으로 깨지기 전까지인 액주의 길이가 길어지는 것을 볼 수 있다. 그림 8은 유량을 20µL/min로 고정하고 높이가 15, 25, 35 mm

인 경우, V2를 변화시켜가면서 가시화한 모습이다.

가드판과 기판 사이의 거리는 그 둘 사이의 전위차 인 V2와 함께 전기장을 세기를 결정하기 때문에 그 거리를 변화시켜 분무 특성을 가시화하여 살펴보았

Figure 7.Spray visualization of single nozzle (h : 25 mm).

Figure 8.Spray visualization of single nozzle (Q : 20µL/min).

다. 높이가 클수록, 즉 가드판과 기판 사이의 거리가 멀어질수록 같은 V2조건 하에서 분무각이 큰 것을 볼 수 있으며, 이것은 전기장의 세기가 그만큼 약해 지기 때문에 액적이 더 넓게 퍼져서 분무되기 때문 이다. 만약 가드판과 기판 사이의 거리와 전압을 서 로 다르게 하되, 전기장을 일치시킨다면 이론적으로 는 분무형태가 같게 나타날 것이다. 그림 8에서의 15 mm 3 kV와 25 mm 5 kV의 경우 전기장이 일치한다.

가시화한 영상에서도 분무형태가 거의 비슷한 것을 볼 수 있다. 하지만 분무되는 액적들이 주위 전기장 에 영향을 미치고, 진공상태도 아니기 때문에 분무형 태가 정확히 일치한다고는 볼 수 없다.

그림 8의 가시화한 영상에서 분무각을 측정하여 보았다. 분무각은 어떻게 정의하느냐에 따라 차이가 있겠으나, 본 실험에서는 높이와 기판에 분무된 영역 의 길이를 측정하여 분무각을 계산하였다. 기판에 가 까울수록 퍼지기 때문에 액적의 농도는 줄어들겠지 만, 광원으로 사용한 아르곤-이온 레이저가 최대출력 2 Watt의 충분한 강도(intensity)를 갖고 있기 때문에 기판에 분무된 영역의 길이를 측정하는데는 큰 문제 가 없었다. 이는 정전분무가 기판코팅 분야에 응용될 수 있으므로 가드판과 기판 사이의 어느 지점이 아

닌 기판에 부착된 부분을 중요시하였다. 그림 9에 계 산한 분무각이 나와있다. 높이에 따라서는 약간의 차 이가 있었지만, 그 경향성은 일치하였다. 높이가 25 mm인 경우 V2가 1 kV에서 분무각은 약 50�였고, V2

가 5 kV에서는 15�정도되는 것을 볼 수 있다. 따라서 V₂를 조절함으로써 콘젯모드에는 영향을 주지 않으 면서 독립적으로 분무각을 결정지을 수 있다.

Figure 10.Spray visualization of multi-nozzle.

1 2 3 4 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Spray angle (degree)

2^nd Applied voltage (kV)

H = 15 mm H = 25 mm H = 35 mm

Figure 9.The spray angle as function of V2(Q == 20µL/min).

그림 10은 다중노즐에서 분무되는 모습을 가시화 한 것이다. 노즐 세 개를 5 mm 간격을 두고 설치하 여 분무시켰다. 콘젯모드를 형성하는 V1은 2.5 kV를 유지하여 노즐 세 개에 동시에 일정하게 가하였다.

단일노즐의 가시화 실험과 동일하게 유량과 V2를 변 화시키면서 측정하였다. 다중노즐에서도 V2가 커지 게 되면 분무각이 크게 줄어드는 것을 볼 수 있으며, V₂를 조절함으로써 분무액적을 기판의 전면적에 고 르게 부착시킬 수 있다. 근접한 노즐에서 분사된 액 적과 겹친다 하더라도 액적들이 같은 전하를 띠고 있기 때문에 자체분산에 의해 떨어져 부착된다. 단일 노즐의 가시화한 영상과 비교해보면, 가운데 노즐에 서의 분무형상이 양 옆의 노즐에서 분무되는 액적들 에 의해 영향을 많이 받는 것을 알 수 있으며, 양 옆 의 노즐에서의 분무형상도 비대칭의 모습을 나타낸 다. V2가 3 kV보다 더 커지게 되면 인접노즐에서 분 무되는 액적들간의 반발력이 커지게 되어 기판에 부 착되지 않는 부분이 존재하게 된다.

3. 4 분무 액적 크기와 분포 및 속도 측정

그림 11, 12, 13은 액적들의 크기와 분포를 측정한 결과이다. 그림 11은 단일노즐에서 유량에 따른 액적 의 크기를 측정한 것이다. 유량이 증가하면 액적의 크기도 증가(Ganan-Calvo, 1997)하는 것을 볼 수 있 다. 액적이 노즐팁에서부터 기판까지 이동할 때 증발 하는 것을 생각할 수 있다. 만약 이동하는 동안 비행 시간이 길다면 액적의 증발이 액적의 크기에 큰 영

향을 미칠 수 있다. 정전분무 시 액적의 속도를 측정 하였을 때 2~10 m/s 정도이고, 노즐팁에서부터 기판 까지가 25 mm이다. 이 때 액적의 비행시간은 약 10^-2

~10^-3초가 되어(Zhang and Davis, 1987), 이 시간 동 안의 증발은 무시할 만하여 액적의 크기에는 영향을 주지 않는다. V2가 증가하여도 액적의 크기에는 거 의 변화가 없었다. 이렇게 외부전기장이 증가하여도 액적의 크기가 변하지 않는 것은 하전된 액적들간의 공간전하에 의해 액적 사이의 거리가 증가하고, 액적 표면의 대전에 의해 발생한 쿨롬 반발력의 작용으로 인해 액적 크기 증가가 방지되었기 때문이다. 액적의 크기는 유량이 10µL/min인 경우 7µm 정도였고, 40

10 15 20 25 30 35 40

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Droplet size, d (µm)

Flow rate, Q (µL/min)

V2 = 0 kV V₂ = 2 kV V₂ = 5 kV

Figure 11.Droplet size (SMD) of single nozzle.

1 10 100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Number fraction (%)

Droplet size, d (µm) Q = 10 µL/min

Q = 20 µL/min Q = 30 µL/min Q = 40 µL/min

Figure 12.Droplet size (SMD) distribution of single nozzle.

10 15 20 25 30 35 40

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Droplet size, d (µm)

Flow rate, Q (µL/min)

V₂ = 0 kV V₂ = 2 kV V₂ = 5 kV

Figure 13.Droplet size (SMD) of multi-nozzle.

µL/min인 경우에는 17µm까지 증가하였다. 그림 12 는 V2가 2 kV인 경우의 유량에 따른 액적 크기의 분 포를 나타낸 것이다. 유량이 증가함에 따라 액적의 농도분포 (number fraction)가 최고치가 그래프의 오 른쪽으로 이동하고 전체 액적의 크기도 커지는 것을 알 수 있다. 또 유량이 증가하면 액적 크기뿐 아니라 단분산도도 증가하는 경향이 있다.

그림 13은 다중노즐의 경우 액적의 크기를 측정한 것이다. 이 실험은 다중노즐 정전분무시 분무되는 액 적이 옆에 노즐에서 분무되는 액적과 상호 작용하여 액적의 크기에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위해 이루어졌다. 크기를 측정한 결과 단일노즐의 경 우와 거의 일치하였으며, 다중노즐에서 분무될 경우 액적의 크기에는 변화가 없다는 것을 알 수 있었다.

액적의 속도를 측정한 것이 그림 14에 나타나 있 다. 분무되는 노즐의 중심부에서 가드판 하단 10 mm 지점에서의 속도를 유량과 V2를 변화시켜가면서 측 정하였다. 10 mm 지점에서 측정한 것은 일정량 이상 의 액적농도가 필요하고, 액주에서 깨지고 난 후 바 로 액적들의 속도를 측정할 수 있기 때문이다. V2가 증가함에 따라 액적의 속도도 증가하는 것을 볼 수 있으며, 유량이 증가할수록 액적의 속도도 점차 커지 는 경향이 있었다. LDV는 단일 레이저 빔이 같은 강도의 두 빔으로 나누어져 유동장안에 한 점에 초 점을 맞추어 그 점을 지나는 입자로부터 산란된 빛 으로 속도를 측정하게 된다. 따라서 실험결과에 있어 서 유량에 따른 액적의 속도가 명확하게 차이가 나

지 않는 것은 두 개 레이저 빔의 초점을 맞추는 부 분과 레이저 빔 자체의 크기가 있기 때문에 오차가 발생했을 것으로 예상된다.

4. 결 론

본 연구를 통해 다중노즐을 이용한 정전분무 특성 평가를 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었 다.

- 다중노즐을 이용한 정전분무한 결과 단일노즐과 비교하여 액적의 크기에는 변화가 없었다.

- 다중노즐을 이용한 정전분무에서 가드판에 인가해 주는 전압 V2를 조절하여, 인접한 이웃 노즐과의 분무되는 액적의 간섭을 최소화시킬 수 있었다.

- 가운데 노즐의 분무형상은 단일노즐과 비교하여 분무각이 크게 줄어들었으며, 양 끝 노즐에서의 분 무형상은 노즐 중심축과 비대칭이며 중심축에서 바깥쪽으로 넓게 분무되었다.

- V2가 3 kV 이상이 되면 노즐과 노즐 사이에 기판 에 부착되지 않는 부분이 생기게 되고, 양 끝의 노 즐에서도 바깥쪽으로 많이 치우치지 않았다.

- 콘젯모드의 정전분무에서 일정한 유량에서는 가드 판과 기판 사이의 전압(V2)과 관계없이 전류는 거 의 일정하며, 유량이 증가하면 전류는 증가하였다.

- V2가 증가하여도 액적의 크기는 변화가 없었으며, 분무각은 줄어들고 액적의 속도는 증가하였다. 즉 외부전기장의 강도를 증가시켜도 콘젯모드에는 영 향을 주지 않을 뿐 아니라 액적의 크기에도 전혀 영향을 끼치지 않으면서 분무각을 줄이고, 액적의 속도를 증가시킬 수 있었다.

- 유량이 증가하면 액적으로 깨지기 전의 액주의 길 이가 길어짐을 분무 가시화를 통해 알 수 있었다.

따라서 다중노즐 정전분무를 이용하여 정전분무의 고유한 장점들을 그대로 유지하면서 정전분무의 단점이었던 유량 문제를 극복할 수 있었고, 가드판 이 설치된 새로운 노즐 시스템을 고안하여 다중노 즐 분무시 분무형상을 조절할 수 있었다. 이는 다 중노즐을 이용한 입자코팅시, 가드판에 인가하는 전압을 조절하여 분무각을 최적화함으로써 노즐과 노즐 사이 부분도 노즐 중심부와 같은 수농도의 입자가 코팅될 수 있게 하여 전면을 고르게 코팅

0 1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Droplet velocity, v(m/s)

2^nd applied voltage, V(kV)

Q = 10 µL/min Q = 20 µL/min Q = 30 µL/min Q = 40 µL/min

Figure 14.Droplet velocity of center of the spray.

할 수 있을 것이다.

참 고 문 헌

Cloupeau, M., and Prunet-Foch, B. (1994). Electrostatic spr- aying of liquids in Cone-Jet mode, J. Electrostatics, 22, 135-159.

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Ganan-Calvo, A.M. (1994). The size and charge of droplets in the electrospraying of polar liquids in cone-jet mode and the minimum droplet size, J. Aerosol Sci, 25, S309.

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