• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1394-1399
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• 2004

Recently solar energy is representative in the technology development and spread of alternative energy. Specially in condition of solar collectors, they have had very various shape. This paper reports experimental study about the application of Oscillating Capillary Tube Heat Pipe to flat-plate solar collector. In conclusion, overall temperature distribution of OCHP was investigated by charging ratio and inclination angle. Respective charging ratio is 15%, 20%, 40% and respective inclination angle is horizontal, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, perpendicular. As a result of experiment, charging ratio 20% heat pipe has shown the most uniform temperature distribution and also performance of heat transfer has been the best.

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

• 태양에너지
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• 제12권3호
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• pp.37-46
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• 1992

상변화 물질로 Paraffin wax를 사용한 잠열축열 시스템의 축열성능을 실험을 통하여 조사하였다. 가열유체로는 ethylene glycol을 사용하였고 왁스로의 전열을 위해 열싸이폰을 사용하였다. 왁스의 유효열전도율을 높이기 위해 여러장의 구리망을 왁스에 넣었고 실험은 체적비 2%, 3%, 4%에 대해 유량을 변화시키며 수행하였으며 몇가지 주요결과는 다음과 같다. (1) 구리망은 열전도를 촉진시켜 왁스의 온도를 균일화 하는 역할을 한다. (2) 구리망수의 증가는 열전도를 향상시키는 반면 응해된 왁스의 대류작용을 억제한다. (3) 축열시스템에 최적인 구리망의 수가 존재하며 이 연구에서는 체적비로 나타낼 때 $3{\sim}4%$인 것으로 나타났다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.51-59
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• 2020

초소형 위성인 큐브위성의 경우 위성체의 제한적인 중량 및 부피를 고려하여 경량화 및 전기적 회로설계 측면에서 유리한 PCB 기반의 전개형 태양전지판이 폭넓게 적용되고 있으나, PCB의 낮은 두께 방향 열전도율로 인해 태양전지셀의 방열이 어려운 점이 있다. 본 논문에서 제안한 6U 큐브위성용 태양전지판은 PCB 기반의 태양전지판으로 제작되고, 판넬 외곽에 장착된 알루미늄 보강재 접속부에 열전도 패드가 적용된다. 따라서 판넬 전면부의 태양전지셀에서 방열면인 판넬 후면으로 열전달이 원활하도록 하여 PCB 적용에 따른 장점을 유지하면서도 방열성능을 극대화함으로서 태양전지셀 온도 하강에 따른 전력생성효율 향상이 가능한 장점을 갖는다. 본 연구에서 제안된 열전도 패드가 적용된 태양전지판의 열제어 측면에서의 유효성 입증을 위해 궤도 열해석을 통해 기존 PCB 태양전지판과 비교 분석을 실시하였다.

• 설비공학논문집
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• 제12권9호
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• pp.853-859
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• 2000

In this study, low temperature waste heat recovery heat exchanger was developed using a principle of self-excited oscillating heat pipe. The heat exchanger of serpentine type was composed of extruded flat aluminum tube with 6 channels (3 nm$\times$ 2.75nm) and louvered fin. The heat transfer area density of heat exchanger was $331.9 m^2/m^3$. Working fluid is R141b and charge ratio was 40% by volume. Heat transfer rate and the effectiveness of heat exchanger was primary concern of this study. As a result, the effectiveness of heat exchanger was about 0.4-0.67, and recovered waste heat rate was about 4.5 kW per one unit of heat exchanger.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.240-245
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• 2000

In this study, thickness, density and effective thermal conductivity of frost forming on the horizontal cylinder were measured with various air temperature and humidity. Reynolds number and temperature of cooling surface are controlled 17300 and $-l5^{\circ}C$ respectively. In each case of air temperature $5^{\circ}C,\;10^{\circ}C,\;15^{\circ}C,$ varying absolute humidity, experiments were executed. In measuring frost surface temperature and thickness of frost layer, infrared thermocouples and CCD camera were used. Frost was gathered from cylinder to measure mass of frost layer. Experimental data showed that the thickness and effective thermal conductivity of the frost layer increase with respect to time. Thickness of frost layer increase with humidity increasing, and density of frost layer increase with air temperature rising. Frost growth with air temperature and density of frost layer with humidity are affected by whether dew point is below or above freezing point.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제16권1호
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• pp.81-88
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• 1987

In this paper, the local effective thermal conductivities and calculated by using the actual temperature distribution in packed bed. The variations of these are investigated for radius and air stream direction, flow rate and particle diameter. The resulting local effective thermal conductivi-ties are classified in the inner zone of bed and vicinity zone of the wall surface. Also these are related to dimensionless axial direction position, radius direction position, and particle diameter and Reynolds number which uses particle diameter as the characteristic length. If these correla-tions are represented by function, the equation is showed in Eq. (3-4). This equation is well satisfied with experimental results within $\pm25\%.$

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권4호
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• pp.436-442
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• 2005

Rapid development of electronic technology requires small size, high density packaging and high power of electronic devices. In this paper, characteristics on oscillating heat pipe according to operating conditions (environment temperature, charging ratio of working fluid, inclination) based on experimental study was investigated From the experimental results $25^{\circ}C$(environment temperature) R-141b (working fluid) $40\%$ (charging ratio) was best performace at others of inclination angle and the top heating mode of OCHP performed $80\%$ efficiency of the bottom heating mode.

• 설비공학논문집
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• 제8권4호
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• pp.497-509
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• 1996

Evacuated powder insulations have long been known to have better thermal performance than existing commercially available insulators, such as fiber glass and CFC-blown foam. To make a composite powder panel, a series of individually evacuated panels was encapsulated in a rigid closed cell foam matrix. The panels were encapsulated in a thin glass sheet barrier to preserve the vacuum. The thermal conductivity of the individual panel was found to be $0.0062W/m^{\circ}K$ by experiment and the polyurethane foam above had a thermal conductivity of $0.024W/m^{\circ}K$. In this study, numerical analysis using finite element method was carried out to investigate insulation performance of rigid foam/evacuated powder composite panel with respect to panel geometries such as panel pitch, panel aspect ratio and panel area ratio. Numerical analysis has indicated that more optimal vacuum panel geometries, much lower overall thermal conductivities can be achieved.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.178-181
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• 2008

Cylindrical stainless-steel/sodium heat pipe for a high-temperature application was manufactured and tested for transient and steady-state operations. The container material was made of stainless-steel 316, and the working fluid was sodium. Stainless-steel 316 mesh screen was inserted as a capillary structure. The working fluid fill charge ratio was approximately 64 $\sim$ 181% based on the pore space of the wick. The outer diameter of the heat pipe was 12.7 mm and the total length was 250 mm. The evaporator part was 150 mm and the condenser 80 mm. The performance test of the heat pipe has been conducted in the furnace with up to 800 W. The variation of the average heat transfer coefficient was investigated as a function of heat flux and vapor temperature. As input thermal load increased, it was showed that difference of temperatures in evaporator and condenser decreased and that operating section and heat transfer characteristics at the heat pipe increased.