| 초록 |
코팅 공정 도중 액체 필름과 기상의 경계면에서의 표면장력(surface tension) 변화는 내부 유동를 일으켜 코팅 막의 퀄리티 결정에 중요한 역할을 한다. 표면장력은 주변의 액체를 끌어당겨 표면적을 작게 하려는 성향을 의미하며, 일반적으로 온도가 높을수록 그 크기가 작아지는 특성을 보인다. 코팅 및 건조 공정의 많은 경우에 열전달 거동이 발생하고, 이러한 거동에 의해 경계면에서 지역적인 온도 차이가 생길 수 있다. 온도 차이는 표면장력 구배를 발생시켜, 주변의 액체를 끌어당기는 힘의 차이에 의해 마랑고니 (Marangoni) 흐름이 발생하게 된다. 이러한 열적 마랑고니 흐름은 기제에 의해 액상이 가열되는 상황에서 많이 발생하며, 일정 크기의 와류 (vortex)가 셀별로 나타나는 흐름패턴 (cellular flow pattern)이 관찰된다. 이러한 흐름패턴은 기능성 입자나 용질 농도 구배에 영향을 주기 때문에, 이를 파악하는 것이 공정을 설계하고 컨트롤하는데 중요하다. 최근 스마트 패브릭 (smart fabric)이나 웨어러블 장치 (wearable device) 등 평평한 기제가 아닌 굴곡진 기제 위에서 많은 공정이 수행되고 있으며, 이에 따라 평평한 기제만을 고려하였던 기존 연구에서 나아가, 굴곡진 기제 위에서의 코팅 영향을 이해하는 것이 중요하게 되었다. 본 연구는 이러한 코팅 공정 관련 현상의 분석을 위해 열적 마랑고니 흐름을 모델링하고 수치모사하였다. |
