전기방사 조건에 따른 PVDF 방사의 전기장 분포 해석 = Analysis of Electric Field Distribution of PVDF Electrospinning According to Electrospinning Conditions

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 방충망 필터링 효과를 증가시키기 위한 PVDF 나노섬유를 전기방사하는 방식을 적용하고자 전기방사 장치의 설계에 대한 예비단계의 일환으로 전기장 해석을 여러 공정에 따른 전기장의 해석을 진행하였다. 싱글 노즐을 이용한 전기방사 해석의 경우 Tip의 사이즈가 감소에 따른 전기장 세기의 감소, 전압의 증가에 따른 증가, TCD 거리에 따라서는 영향이 없는 것으로 확인되었다. 멀티 노즐의 Tip 간의 거리에 따른 전기장 해석의 경우 Tip 간의 거리가 가까울수록 전기장의 간섭이 발생하는 것으로 확인할 수 있었으며, 이는 양쪽에 Tip을 두고 있는 중앙에 위치한 Tip에서 더 큰 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 따라서, 이러한 해석적 결과를 바탕으로 실제 실험을 통 Collector의 방사면적을 확인하고 멀티노즐 간의 사이 간격을 설계함으로써 효율적인 공정 라인을 구축하여 생산속도 증가를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

n this study, electric field analysis was conducted for each process as a preliminary step in the design of the electrospinning device to apply the electrospinning PVDF nanofibers to increase the filtering effect of insect screens. In the electrospinning analysis using a single nozzle, it was confirmed that there was a decrease in the electrostatic field strength as the tip's size decreased, an increase in the voltage, and no effect depending on the TCD distance. In addition, it was confirmed that the closer the distance between tips, the more electric field interference occurs, and this was found to have a more significant effect on the tip located in the center with tips on both sides. Therefore, based on these analytical results, it is believed that an increase in production speed can be expected by establishing an efficient process line by confirming the radiating area of the collector and designing the spacing between multi-nozzles through actual experiments.

참고문헌 (Reference)

1 유호석 ; 박진수, "전기방사 조건에 따른 나노섬유상의 구조 및 응용" 한국수소및신에너지학회 29 (29): 71-80, 2018

2 이상리 ; 김보영 ; 강준원, "시간영역 전자기파 전파해석을 위한 유한요소기반 PML 기법" 한국전산구조공학회 28 (28): 123-130, 2015

3 이봉기 ; 박재한 ; 박건중 ; 박광련, "균일한 고분자 나노섬유 매트 제작을 위한 다중 노즐 전기방사 공정 연구" 한국기계가공학회 17 (17): 120-126, 2018

4 W. Liang, "Transparent Polyurethane Nanofiber Air Filter for High-Efficiency PM2.5 Capture" 14 (14): 2019

5 A. Raksa, "The Effect of Humidity during Electrospinning on Morphology and Mechanical Properties of SF/PVA Nanofibers" 47 (47): 3458-3461, 2021

6 B. M. Cho, "Residual Charge and Filter Efficiency of the Polycarbonate Web Prepared by Electrospinning" University Graduate School 2010

7 Z Z. Zhao, "Preparation and Properties of Electrospun Poly(Vinylidene Fluoride)Membranes" 97 (97): 466-474, 2005

8 J. Jin, "Factors on Gelatin Nanofiber Characteristics in Electrospinning" Chung-Ang University Graduate School 2023

9 N. Bhardwaj, "Electrospinning : A Fascinating fiber Fabrication technique" 28 (28): 325-347, 2010

10 CAE Solution Team, "Comsol Multiphysics Guide Book" Altsoft Co., Ltd 2019

11 D. K. Kim, "A Study on the Nanofiber Electrospinning Device for Manufacturing Dustproof Net" Jeonju University Graduate School 2022