• 한국융합학회논문지
• /
• 제2권3호
• /
• pp.45-50
• /
• 2011

컴퓨터를 비롯한 고집적 회로를 갖는 시스템의 작동 열 배출이나 열전소자를 이용한 냉난방시스템의 열 이동에는 고성능 열전달 통로가 필요하다. 이와 같은 고효율 열전달 시스템에 효과적으로 대처할 수 있도록 개발된 것이 나노튜브이다. 본 연구의 목적은 방열소자(이하 나노튜브라 한다.) 제조를 위한 공정과 제조시스템을 개발하는데 있다. 지금까지 국내에 보급되고 있는 나노튜브는 대부분 수입에 의존하고 있기 때문에 본 연구는 기술적인 측면에서 방열소자 개발에 기여할 뿐만 아니라 경제적으로는 큰 수입대체효과를 가져 올 것으로 기대된다. 본 연구는 나노튜브의 제조공정과 제조시스템 개발에 대한 전 과정을 보인다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
• /
• pp.586-588
• /
• 2000

본 논문은 전자 패키징의 방열 성능을 개선하기 위하여 초소형 히트 파이프를 제작하고 열전달 성능을 시험한 결과를 보여준다. IC 칩이 점점 고성능화되고 고집적화되어 감에 따라 발열 문제가 대두되는데, 이 열은 전도만으로는 충분히 소산시킬 수 없고 패키징 표면에 별도의 장치를 장착하는 것은 시스템 소형화의 장애 요소가 된다. 따라서, 고성능 칩 개발을 위한 선결 과제로 고성능 초소형 냉각 장치가 요구되고 있다. 히트파이프는 밀봉된 파이프 내의 2상 유동과 상변화 잠열을 이용하여 열원으로부터 히트 싱크로 열을 효과적으로 전달하는 열교환 장치이다. 본 논문에서는 전자 패키징 내에 집적화할 수 있도록 초소형 히트 파이프 어레이를 제작하여 그 성능을 시험한 결과 증발부의 온도가 $12.1^{\circ}C$ 감소됨을 보인다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.69-69
• /
• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.27-32
• /
• 2012

LED(Light Emitting Diode) 조명기기는 장수명, 저탄소, 고효율의 장점을 가지고 있어 현재 가정용 램프, 자동차 조명등, 신호등에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 자동차 LED 전조등용 MCPCB LED를 제작한 후 방열성능 최적화를 수행하였다. 개발된 LED 전조등은 히트파이프와 팬의 조합시 목표 방열성능 달성이 가능하였고 팬의 on-off 제어를 통해 팬의 수명 또한 3배 정도 연장 가능함을 보였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
• /
• pp.50.2-50.2
• /
• 2009

지구관측위성의 광학탑재체 내부에 장착된 초점면결상장치(FPA, Focal Plane Assembly)는 영상촬영시 많은 열을 발생하며, 최상성능획득을 위해서는 온도가 좁은 온도범위 내에서 유지되어야 한다. 초점면결상장치가 짧은 시간 동안 많은 열을 발생할 때, 이를 효과적으로 냉각시키기 위해 보통 히트파이프와 복사방열판을 이용한다. 이번 연구에서는 초점면결상장치의 최대상승온도를 낮추고, 영상촬영대기시 최적온도유지를 위한 히터작동율을 낮추기 위해 초점면결상장치와 복사방열판 사이에 열완충질량(TBM, Thermal Buffer Mass)을 적용하였는데, 이를 통해 얻을 수 있는 열설계 개선효과에 대해서 기술한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
• /
• pp.2286-2291
• /
• 2008

Some electronics component, which is adopted as components of antenna for radar or satellite system and used for amplifying signals to transmit, is accompanied by very significant heat dissipation levels because of the inefficiencies inherent in radio frequency wave generation. So, proper cooling performance for that system is base requirement for thermal design. On this paper, we applied heat spreading structures to reduce thermal density and find the optimum values of heat sink design factors through theoretically, numerically and evaluated by product test. As the results, the performance of the cooling system shows the propriety of cooling high density heat dissipation electronics components.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
• /
• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
• /
• pp.1168-1173
• /
• 2006

This research is to verify the cooling effect of the acting surface on the rotary motor using heat pipe and conventional cooling fan. In order to show the cooling performance of the rotary motor and heat pipe with the fin-typed heat sink, the surface temperature of the motor and condenser was measured in real time. The experiments were also conducted as for not only cooling device installed with heat pipe only, but with heat pipe and conventional cooling fan simultaneously.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제38C권8호
• /
• pp.725-732
• /
• 2013

최근 LED의 저전력, 장수명, 동작 속도, 제어성, 고품질의 색 연출성, 지속 가능성 등의 이유로, LED 응용 분야가 확대되고 있다. 그러나 고출력 LED 조명 시스템을 구현하는데 있어, 방열은 큰 걸림돌이 되고 있다. 본 논문에서는 고출력 투광등 설계를 위한 방열 방안으로 메탈 PCB 설계, 열전 소자, 히트 파이프, 방열판, 팬(fan) 등의 적층 연동 구조를 제안하고 구현 방안을 제시하였다. 아울러 본 논문에서는 RS-485 통신을 통한 DMX512 프로토콜 기반 LED 조명 시스템 제어 방안을 제시하였다. DMX512 프로토콜은 조명장치와 조명제어 모듈의 연결에 대한 사실상 세계적 표준이며 이를 활용한 무대 조명이나 경관 조명 시스템 개발이 지속적으로 이루지고 있다. 본 논문에서는 이를 이용한 LED 조명 제어 및 응용 기술을 소개하고 주제어기를 무선으로 원격 제어하는 방안을 제안하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제10권2호
• /
• pp.20-28
• /
• 2011

저궤도 관측위성의 광학탑재체는 궤도에서 임무수행을 뒷받침하는 위성 본체와 열적으로 분리되어 각각 독립된 열제어를 할 수 있도록 개발된다. 광학탑재체는 내부에 작동하는 동안에 높은 발열량으로 순간적으로 온도가 상승하는 부품 박스인 FPA(Focal Plane Assembly)의 열을 외부로 방출하기 위한 히트파이프, 방열판으로 구성된 냉각 장치(Cooling Unit)를 가지고 있다. 이러한 냉각 장치는 고온 조건에서 내부 발열을 빠르게 외부로 방출할 수 있는 히트파이프의 성능과 충분한 면적의 방열판 면적을 확보하도록 설계되어야 하고, 동시에 저온 조건에서 최저 온도 이상을 유지하는 위한 히터설계도 포함해야 한다. 본 연구에서는 먼저 FPA 냉각 장치의 열제어 요구조건과 현재 열설계 기준의 열해석 결과를 통하여 히터설계에 대한 검토와 설계 제한 조건을 분석을 하였다. 또한 열해석을 이용한 효율적이고 경제적인 위성 히터설계 방식을 제시하고, 이것을 FPA 냉각 장치의 히터설계에 적용하여 개선된 히터설계 요소를 찾았다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권10호
• /
• pp.1020-1025
• /
• 2010

탑재 교정용 흑체는 우주용 영상센서의 시간경과 및 재 구동에 따른 센서의 특성변화 교정을 통한 영상품질향상을 위해 적용된다. 본 논문에서 제안한 영상센서의 비균일 특성 교정을 위한 흑체 열설계는 저온에서 고온에 이르는 흑체의 온도정보 제공을 위한 흑체 가열용 히터, 흑체 가열 후 잔열 수송 및 심해우주로의 열 방출을 위한 히트파이프와 방열판 그리고 비교정임무 수행동안 흑체가 특정온도를 유지하며 원하는 시점에서 언제든지 교정임무 수행이 가능하도록 하는 방열판용 히터로 구성된다. 흑체 열설계에 대한 타당성을 궤도 열해석을 통해 입증하였다.