Heat Transfer Analysis of the Opaque Solid Heated by Pulsed Laser

Pulsed Laser에 의하여 가열되는 불투명 고체의 열전달 해석

재료의 표면을 pulsed laser로 가열할 때, 유한한 두께를 가지는 반무한 평판의 온도분포를 해석하여 열확산계수, 재료의 두께, 열원의 주기, 그리고 열원의 반경이 온도분포에 미치는 영향을 알아보았다. Pulsed laser에 의하여 가열되는 불투명 고체의 시간에 따른 온도는 전체적으로 증가하지만 열원의 주기와 동일한 주기를 가지고 일정한 온도차를 가지는 전체온도와 평균온도의 차, Tac가 존재한다. 열확산계수가 증가하면 재료 내부로 에너지의 확산이 활발하기 때문에 Tac는 커진다. 재료의 두께가 열확산길이보다 얇은 경우에는 두께변화에 따라서 온도가 민감하게 변하지만, 열확산길이보다 재료의 두께가 두꺼울 때는 두께의 변화에 관계없이 거의 일정한 온도가 나타난다. 열원의 단속주파수가 증가하면 한 주기당 에너지가 작아지므로 Tac의 크기는 작아진다. 열원의 반경이 커지면 단위면적당 에너지가 감소하므로 Tac의 크기는 삼각파, 싸인파, 사각파 순으로 크게 나타난다. 따라서 열원의 파형을 측정하여 이를 적용하는 것이 바람직하다.