다상 전산유체역학-실험 검증 통합 프레임워크 기반 분체 품질 향상 연구

Integrated multiphase CFD–experiment validation framework for powder quality improvement

연구 내용

수화·침전 단계에서 multiphase CFD로 핵심 유동/상호작용 변수를 도출하고 TEM·SEM 및 공정 시험으로 품질을 검증하는 통합 연구

본 연구는 분체 제조 공정에서 품질을 좌우하는 핵심 변수를 유동 관점에서 규명하고, 이를 시뮬레이션-실험 검증으로 연결하는 것을 목표로 합니다. 수화 단계에서는 pre-hydrolysis 억제를 위한 간접 가열 시스템을 설계하고 multiphase CFD로 공정 조건을 최적화합니다. 침전 단계에서는 용액·가스·고체를 포함한 solution-gas-solid 모델에서 seed 입자 궤적을 분석하여 주입 위치를 결정합니다. 두 단계 모두에서 침강값 및 TEM·SEM·Microtrac 등 분석 수단으로 입도 균일성과 분포 특성을 평가하며, 후속 세정·표백 공정에 미치는 영향을 함께 고려합니다. 이를 통해 공정 물리 이해와 품질 설계를 연동합니다.

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연구 흐름

초기 연구는 TiO2 제조 중 수화 공정에서 입도 균일성을 저해하는 현상을 공정 유동·열전달 관점에서 해석하고, 간접 가열 장치 설계로 제어하는 방향으로 진행되었습니다. 이후 동일한 품질 목표를 침전 공정으로 확장하면서 solution-gas-solid 다상 모델을 구축하고, seed 궤적 기반 주입 최적화를 도입하였습니다. 최근에는 개발된 multiphase CFD solver를 공정 진단 도구로 활용하고, 실험·현장 검증과 후속 공정 품질 영향 평가까지 포함하는 통합 연구 흐름을 형성하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

다상 CFD 기반 분체 품질 최적화
입도 분포 설계 변수 도출
공정 단계별 유동 지배 요인 규명
열·유동 연계 장치 설계
침전물 품질-후속 공정 상관 분석
현장 검증 중심 공정 엔지니어링
시뮬레이션 기반 품질(Quality) 관리
분석 장비 연계를 통한 검증 프로토콜
공정 스케일업 설계 근거 확보
품질 편차 저감형 공정 설계