• 설비공학논문집
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• 제8권2호
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• pp.230-239
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• 1996

A multi-faceted experimental investigation has been carried out to study the cooling performance for stacked modules in arrays of heat generating rectangular modules deployed along PCB's in the enclosed cabinet. The main parameters which have an important effect on cooling characteristics are flow velocity, channel spacing, installation of fan unit, attachment of heat sink, and acoustic noise. The results of individual effect are very helpful for the electronic packaging designer. In order to improve the cooling performance, it is certain that the enlargement of channel space is obviously effective, while this id disadvantageous in high density electronic packaging. Each of the paameters is quantitatively examined as cooling performance and the correlation of Reynolds number to Nusselt number is compared with previous study.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.31-36
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• 2003

Recently, the power consumption and heat generation in an electronic equipment increase as the components are miniaturized and the computing speed becomes faster. Effective cooling method is required to ensure the guaranteed performance and reliable operation of the electronic devices. The aim of the present study is to investigate the cooling characteristics of a pin-fin heat exchanger as a candidate for cooling system of the electronic devices. Various configuration of the pin-fin array is selected in order to find out the effect of spacing and diameter of the pin-fin on the heat transfer characteristics. The results are compared with the experimental data or correlations of several researchers for the channel flow with pin-fin arrays.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2014

본 연구에서는 2차원 파형 채널의 여러 형상($0.5{\leq}{\in}{\leq}1.5$, $0.1{\leq}{\gamma}{\leq}0.4$)에 대한 층류 열유동 수치해석을 수행하고, 형상변화에 따른 열유동특성을 비교 분석하였다. 전자장비 냉각용으로 적용되고 있는 PAO(Polyalphaolefin)를 작동유체로 고려하였고, 균일한 물성치와 주기적으로 발달한 유동 및 채널벽면에서의 등온 조건을 가정하였다. 층류유량조건($1{\leq}Re{\leq}1000$)에서 레이놀즈수에 따른 유선 및 온도 분포, 등온 Fanning 마찰계수, Colburn 계수를 제시하였고, 분석 결과 낮은 레이놀즈(Re<50) 구간에서는 채널주름비가 크고 채널간격비가 작을수록, 높은 레이놀즈($Re{\geq}50$) 구간에서는 채널주름비와 채널간격비가 모두 클수록 열전달이 향상되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권10A호
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• pp.1737-1745
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• 2001

최근의 전자업계의 동향을 살펴보면, 휴대 가능한 제품의 요구가 증대되고, 고 집적화 됨에 따라 제품의 크기와 동작속도 뿐만 아니라, 소모하는 전력의 양이 큰 문제로 대두되었다. 더욱이 휴대 장비에서는 전지의 양이 제한되어 있기 때문에, 소모 전력을 줄이는 것은 중요한 문제이다. 휴대 장비가 아니라고 해도, 높은 전력소모를 보이는 제품은 안정된 동작을 위해 값비싼 냉각장치 등을 필요로 한다. 이와 같이 전력소모를 줄이거나 예측할 수 있는 CAD tool에 대한 개발이 시급한 상황이다. 이제까지의 업계의 경향은 물리적 단계의 소모전력을 분석하는 tool의 개발 쪽에 한정되어 있었다. 하지만 이러한 하위 단계에서의 tool은 제품 생산 직전의 단계에서 이루어짐으로, 제품이 원하는 규격에 맞지 않을 경우, 재생산의 비용과 시간의 손실이 크다. 따라서 보다 상위 단계에서의 소모전력 예측 tool의 필요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 기대에 발맞춰 gate 단계에서 소모전력을 예측할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 입력 신호와의 의존성을 줄이기 위해 확률을 이용한 방법을 기초로 하였으며, 알고리즘의 정확성을 입증하기 위해 시스템을 설계, HSPICE를 이용한 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제한한 알고리즘을 이용하여, 널리 알려진 시스템(ISCAS 85, ISCAS 89)의 소모전력을 예측한 결과, 시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 비교해 봤을 때, 10% 이내의 오차 한도를 가진 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4072-4080
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• 2014

펠티에 소자는 전자부품이나 장비에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 방법으로 많이 사용되고, 히트싱크는 이러한 열을 외부로 방출하기 위한 방법으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 내부터널의 형상을 가지는 히트싱크에 대한 냉각 및 히팅성능을 자연대류와 강제대류 상태에서 열전달 특성에 대하여 고찰하였다. 또한, 시간에 따른 히트싱크의 열전달 특성 및 온도분포의 변화에 따른 실험을 수행하였고, 자연대류와 강제대류에 따른 히트싱크의 열전달 특성, 온도분포의 변화를 실험을 통해 비교 연구 하였다. 냉각 실험에서 A형상 및 B형상 냉각 핀 히트싱크는 자연대류보다는 강제대류에서 온도가 더 감소하는 것을 알 수가 있었고, 강제대류와 자연대류에서 A, B형상 모두 $-15^{\circ}C$까지 떨어지는 것을 알 수 있었다. 전압이 증가 할수록 강제대류와 자연대류 상태에서 A, B형상 냉각 핀 히트싱크 모두 온도가 감소하였다. 히팅실험에서 A형상 및 B형상 냉각 핀 히트싱크는 자연대류보다는 강제대류에서 온도가 더 증가하는 것을 알 수가 있었고, 강제대류와 자연대류에서 전압이 13V일 때, A형상 냉각 핀 히트싱크는 전압이 $150^{\circ}C$, 강제대류에서 B형상 냉각 핀 히트싱크는 $145^{\circ}C$까지 증가하였다. 전압이 증가할수록 강제대류와 자연대류 상태에서 A, B형상 냉각 핀 히트싱크 모두 온도가 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.15-20
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• 2015

본 연구의 목적은 전기동력 자동차의 전기-전자 장비들을 효과적으로 냉각시키면서 자체적으로 에너지 소비를 최소화 시킬 수 있는 노력의 일환으로, 단순 열전달 모델을 이용하여 윅이 있는 히트파이프의 열전달 및 유동 특성을 고찰하는 것이다. 이를 위하여 히트파이프는 COMSOL프로그램을 이용하여 해석하였고, 작동유체로 물을 이용하였다. 또한, 히트파이프의 속도 및 온도 특성을 히프파이프 길이에 따라 해석하였고, 국소 및 평균 Nu수를 계산하였다. 결과적으로, 히트파이프의 관성력은 가열면과 냉각면의 온도차에 의하여 발생하였다. 히트파이프내 열전달은 가열면에서 냉각면으로 발생하고 히트파이프 중앙으로 갈수록 증가하였다. 더불어, 가열면의 Nu수는 최대 4.47로 나타났으며, 평균 Nu수는 1.88이고, 냉각면의 Nu수는 최대 0.7로 나타났으며, 평균 Nu수는 0.1이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권4호
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• pp.87-94
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• 2023

본 논문은 항공기의 성능개량에 필수 수반되는 신규 및 변경 장비 장착부에 기체구조물 개조 및 장착설계를 수행한 연구이다. 항공기 외부에 장착되는 대표적인 성능개량 장비로는 안테나, 레이더, 전자광학/적외선 표적지시장치(EO/IR) 및 자체방어체계 장비 등이 있으며, 운용을 위해서 기본항공기의 구조보강, 개조 및 장착설계가 수행된다. 항공기 내부에는 사용자 운용 요구도에 맞게 콘솔과 랙 구조물이 개조 또는 추가된다. 또한 성능개량을 위해 교체 및 추가되는 장비의 장착설계와 이에 따른 내부 냉각을 위한 환경제어계통 구성품 개조가 수반된다. 성능개량 항공기의 구조건전성, 운용성 및 정비성이 확보된 기체구조물의 상세설계로 감항 적합성이 검증된 엔지니어링 과정과 사례를 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2013

표면에 부착된 나노/마이크로 입자는 다양한 분야에서 오염물질로 작용한다. 특히 형상이 미세하고 공정 단계가 복잡한 반도체 및 디스플레이 등의 전자 소자 공정에서 미치는 영향이 크다. 따라서 입자상 오염물질의 제거에 관하여 상용화된 습식 세정 방법이 다양하게 존재하지만 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 문제점이 있어 새로운 세정 방법이 요구된다. 이에 건식 세정 방법, 그 중에서도 입자의 충돌을 통해 제거하는 방법인 에어로졸 세정, 필렛 세정 등이 개발되었으나 마이크로 크기로 생성되는 입자로 인하여 형상의 손상이 크다. 따라서 본 연구에서는 나노 단위로 기체/고체 혼합물만 생성하여 세정하는 가스 클러스터 세정 방법을 이용하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 정의 및 제어하기 위하여 생성되는 클러스터 특성에 관하여 이론적, 수치 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 먼저, $CO_2$의 물리적 특성 및 이를 이용한 특정 크기 오염 물질을 제거하는데 요구되는 임계 클러스터 크기 계산을 이론적으로 구하였다. 이는 오염물질의 부착력과 클러스터의 운동량 전달에 의한 제거력의 비교를 통해 이루어졌다. 두 번째로 클러스터 크기분포를 수치 해석적으로 예측하기 위하여 각 조건에 대하여 유동해석을 수행하고 이를 통해 구해진 노즐 내 기체의 냉각 속도를 GDE (General Dynamic Equation) 계산에 대입하여 구하였다. 마지막으로 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)를 이용하여 실험적으로 클러스터 크기분포를 각 조건에 대하여 구할 수 있었다. 또한 크기 분포 경향에 대한 간접적 확인을 위하여 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼에 클러스터의 충격으로 생성된 크레이터 크기의 경향을 분석하였다. 이와 같은 방법에 의하여 생성되는 클러스터는 노즐의 유량 증가, 온도 상승에 각각 비례하여 작아지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.129.1-129.1
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• 2016

반도체, 디스플레이, PC 등 전자기기의 경우 소자 내 발생된 열로 인해 기기의 성능 및 효율, 수명 등이 감소하기 때문에 이러한 내부 열을 외부로 방출시켜줄 필요가 있다. 일반적으로 heat pipe나 냉각 팬(fan) 등의 외부장치에 의해 강제적으로 냉각해주는 기술이 있지만 휴대용 디바이스와 같이 작은 전자기기의 경우 소자 자체적으로 열전도 특성이 뛰어난 기판을 사용하여 열전도에 의해 열이 소자 밖으로 방출될 수 있도록 방열 설계를 해주어야 한다. 따라서 소자 전체를 지지해주고 열전도에 의해 방열 기능을 해주는 방열기판에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 가장 많이 사용되어지는 세라믹 방열기판으로는 알루미나가 있지만 보다 소자의 집적화와 고성능화로 인하여 열전도도가 높은 질화규소 기판의 요구가 증대되고 있다. 하지만 이러한 질화규소기판에 금속전극을 형성하는 기술은 종래의 알루미나 기판에 이용한 DPC(Direct Plated Copper), DBC(Direct Bonded Copper)기술을 적용할 수 없다. 그래서 현재는 메탈블레이징을 이용하여 전극을 형성하지만 공정비용 및 대형기판에 형성이 어려운 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 질화규소 방열기판에 전기화학공정을 통하여 밀착력이 우수한 금속 전극 회로층 형성에 대한 연구를 진행하였다. 질화규소 방열기판에 무전해 Ni 도금을 통하여 금속층을 형성하는데 이 때 세라믹 기판과 금속층 사이의 낮은 밀착력을 향상시키기 위해 습식공정을 통하여 표면처리를 진행하였다. 또한 촉매층을 $Pd-TiO_2$ 층을 이용하여 무전해 도금공정을 이용하여 Ni, 전극층을 형성하였다. 질화규소 표면에 OH기 형성을 확인하기 위해 FT-IR(Fourier-transform infrared spectroscopy)분석을 실시하였으며 OH 그룹 형성 및 silane의 화학적 결합으로 인해 금속 전극층의 밀착력이 향상된 것을 cross hatch test 및 scratch test를 통해 확인하였고 계면 및 표면형상 특성 등을 분석하기 위해 TEM(Transmission electron microscopy), SEM(Scanning electron microscopy), AFM(Atomic-force microscopy)등의 장비를 이용하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권3호
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• pp.405-413
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• 1997

A thermal optimization of the chip arrangement in the PCB channel oriented vertically and cooled by natural convection has been studied. The objective of this study is to find the chip arrangement that minimizes the maximum temperature of the entire PCB channel. SIMPLER algorithm is employed in the analysis, and the genetic algorithm is used for the optimization. The results show that the chip with a maximum volumetric heat generation rate has to be located at the bottom of the channel, and chips with relatively high heat generation rates should not be close to each other, and small chip should not be located between the large chips.