• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.161-167
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• 2015

본 논문에서는 응축수를 활용하는 새로운 열전 냉각장치를 소개하고 이 냉각장치에 대한 전기적 등가회로 모델을 제안한다. 소개된 냉각장치는 수집된 응축수를 히트싱크로 분무함으로써 응축수를 처리함과 동시에 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 기존의 열전 냉각장치에 대한 회로 모델과 열전소자-응축수 간의 열교환 방정식을 결합함으로써 소개된 냉각장치의 전기적 등가회로 모델을 유도한다. 유도된 모델의 파라미터는 별도의 실험을 통한 데이터 측정 없이 열전소자의 데이터시트 정보만으로 결정되기 때문에 소개된 냉각장치의 제어기를 설계하는 단계에서 해당 모델이 유용하게 사용될 수 있다. 제안된 모델의 타당성을 모의실험을 통해 확인하고 기존의 열전 냉각장치와 성능을 비교함으로써 응축수를 활용한 열전 냉각장치의 우수성 또한 검증한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.73-78
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• 2016

집적회로(Integrated Circuit) 소자의 트랜지스터(transistor) 밀도 증가는 소자에서 발생하는 열 방출(heat dissipation)의 급격한 상승을 초래하여 열 문제를 발생시키고, 이는 소자의 성능과 열적 신뢰성에 영향을 크게 미친다. 열문제의 해결방안 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 액체 냉각방법을 연구하였으며, 실리콘 웨이퍼에 관통실리콘비아(through Si via)와 마이크로 채널(microchannel)을 딥 반응성 이온 애칭(deep reactive ion etching)로 구현한 후 유리기판과 어노딕본딩을 통하여 액체 냉각 구조를 제작하였다. 제작된 마이크로 채널 위에 Ag, Cu 또는 Cr/Au/Cu bump를 스크린프린팅(screen printing) 방법으로 형성하였고, 범프의 유무를 통해 액체 냉각 전후의 냉각 모듈의 실리콘 표면온도의 변화를 적외선현미경으로 분석하였다. Cr/Au/Cu bump가 탑재된 액체 냉각 모듈의 경우 가열온도 $200^{\circ}C$에서 냉각 전후의 실리콘 표면 온도 차이는 약 $45.2^{\circ}C$이고, 전력밀도 감소는 약 $2.8W/cm^2$ 이었다.

• 기계저널
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• 제35권9호
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• pp.805-815
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• 1995

히트파이프에 관한 연구는 구미, 일본 등 선진 각국뿐만 아니라, 중국, 독립국가연합 및 동구권 에서도 다년간 활발하게 진행되어 왔다. 석유파동 이후 에너지 절약을 위한 노력의 결과로 폐 열회수 장치가 많이 개발되면서 히트파이프를 전열소자로 사용한 폐열회수 장치가 상당히 늘어나 이에 소요되는 히트파이프의 생산량도 급격한 신장세를 나타내고 있다. 이는 히트파이프 자체가 응답성이 좋고, 구조가 간단하며, 전열성이 뛰어난 장점으로 인하여 많은 연구가 이루어졌기 때 문이라 하겠다.그 응용분야는 인공위성으로부터 폐열회수용 열교환기, 전기장치 전자소자의 냉각, 음향기기의 냉각, 태양열과 지열의 유효이용, 플라스틱 금형의 냉각, 공작기계의 주축냉각, 포장 기계, 주방기기, 전력케이블의 냉각, 엔진 및 브레이크의 냉각 등 응용분야가 광범위하여 급격 하게 발전하고 있다. 그러나 국내에서는 히트파이프와 관련된 학술적인 연구결과가 발표되고 있을 뿐, 체계적이며 지속적인 연구가 수행되지 못하고 있다. 또한 산업계에서도 관련제품의 대 부분을 수입에 의존하고 있으며, 일부 제작업체에서는 제품이 나오고 있으나 축적기술결여로 그 성능면에 있어서 보증이 어려워 업계의 연구개발에 대한 노력이 절실히 요구되고 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.27-31
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• 2015

고성능 소자의 전력밀도가 증가함에 따라 소자의 열 관리는 주요 핵심 기술로 부각되었고, 기존의 heat sink나 TIM(thermal interface material)으로는 소자의 열 문제를 해결하는데 한계가 있다. 이에 최근에는 열 유속(heat flux)을 증가시키고자 액체 냉각 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 TSV(through Si via)와 microchannel을 이용하여 칩 레벨 액체 냉각 시스템을 제작하고 시스템의 냉각 특성을 분석하였다. TSV와 microchannel은 Si 웨이퍼에 DRIE(deep reactive ion etching)을 이용하여 공정하였고, 3가지 다른 형상의 TSV를 제작하여 TSV 형상이 냉각 효율에 미치는 영향을 분석하였다. TSV와 microchannel 내 액체흐름 형상은 형광현미경으로 관찰하였고, 액체 냉각에 대한 효율은 실온에서 $300^{\circ}C$까지 시편을 가열하면서 적외선현미경을 이용하여 온도를 측정 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권2호
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• pp.17-21
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• 2017

본 연구에서는 수평형 열전 냉각 소자의 열전 냉각 성능 극대화를 위해 모사 해석을 수행하였다. ANSYS Workbench의 Thermal-Electric 프로그램을 활용한 모사 해석을 진행하였으며 해당 프로그램은 열전 효과에 초점이 맞춰 있어 보다 정확하고 효과적인 모사 해석이 가능하다. 수평형 열전 냉각 소자는 n-type의 $Bi_2Te_3$와 p-type의 $Sb_2Te_3$ 및 Au 금속 전극으로 가정하였으며, Joule 발열이 소자 중앙 하부에서 발생되는 것으로 가정하였다. 모사 해석을 통해 최대 $13^{\circ}C$의 냉각 효과를 확인하였으며, 이런 기하학적인 변수들로부터 냉각 성능을 최적화 할 수 있는 디자인을 제시하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.31-36
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• 2015

전자소자의 다기능, 고밀도, 고성능, 그리고 소형화는 전자 패키지 기술에 초미세 피치 플립 칩, 3D 패키지, 유연 패키지, 등 새로운 기술 패러다임 전환을 가져왔으며, 이로 인해 패키지 된 칩의 열 관리는 소자의 성능을 좌우하는 중요한 요소로 대두되고 있다. Heat sink, heat spreader, TIM, 열전 냉각기, 등 많은 소자 냉각 방법들 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 on-chip 액체 냉각 모듈을 Si 웨이퍼에 제작하고, 마이크로 채널 디자인에 따른 냉각 효과를 분석하였다. 마이크로 채널은 딥 반응성 이온 에칭을 이용하여 형성하였고, 3 종류 디자인(straight MC, serpentine MC, zigzag MC)으로 제작하여 마이크로 채널 디자인이 냉각 효율에 미치는 영향을 관찰하였다. 가열온도 $200^{\circ}C$, 냉매 유동속도 150 ml/min의 경우에서 straight MC가 약 $44^{\circ}C$의 높은 냉각 전후의 온도 차를 보였다. 냉매의 흐름과 상 변화는 형광현미경으로 관찰하였으며, 냉각 전후의 온도 차는 적외선현미경을 이용하여 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.610-616
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• 2020

본 연구에서는 대한민국 해군 함정의 하절기 운용 및 적도지병 파병 간 발생하고 있는 VRTU 과열로 인한 고온경보 발생과 장비정지 발생현상을 해결하기 위하여 해군 군수사령부 함정기술연구소와 공동연구를 수행하였다. 열전소자 냉각장치 설치에 따른 냉각효과를 확인하고, 전산 열 유동해석을 수행하여 VRTU 내부 열 유동특성을 분석하였다. 또 해석을 통해 기관실(디젤엔진룸) 내부의 온도분포를 살펴보고 VRTU 과열방지를 위한 최적의 설치위치를 알아보았다. 분석결과, 냉각장치를 설치함에 따라 VRTU 내부 평균 체적온도가 약 10 ℃ 감소하는 것을 확인하였으며 냉각장치에 설치된 Fan은 열 순환을 원활하게 하여 냉각효과를 높였다. 기관실 내부는 디젤엔진 상부에서 높은 온도분포를 나타냈고 통풍관 디퓨저 하부에서 가장 낮은 온도분포를 보였다. 열전소자 냉각장치는 높은 냉각성능을 나타내었으며, VRTU는 과열방지를 위하여 기관실의 통풍관 디퓨저 하부에 설치하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2079-2084
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• 2007

A small-scale thermoelectric cooling system was built in an effort to enhance the performance of the refrigeration system by utilizing the water-cooled jacket which was attached on the hot side of the thermoelectric module. Considered design parameters for the water-cooled jacket included the geometry of the flow passage inside the jacket and the flow rate of cooling water. The higher flow rate of cooling water in the jacket resulted in a better performance of the refrigeration system. The introduction of geometrical complexity of the cooling water flow passage to the cooling jacket also showed significant improvement on the performance of the thermoelectric refrigeration system such as the cooling capacity and the COP of the refrigeration system.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.197-202
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• 2007

In this study, the cooling characteristics of a liquid cooler using thermoelectric module was experimentally investigated. The experiment was conducted for various inner structures of liquid cooler (4 cases), hot fluid flow rates (0.15-0.25 L/min), number of T.E module (2, 4, 6 set), and the cooling water flow rates (200-600 cc/min) for both parallel and counter flow types. Among the results, better cooling performance geometry was selected. And experiment was also carried out to examine further enhancement of cooling performance by inserting coils (pitches: 0.2, 3, 6 mm) into the hot-fluid channel. Present results showed that the short serpentine type(case2) indicated the best cooling performance. In the case of coil pitch of 3 mm, the best cooling performance was shown, more than 10% increase of the inlet and outlet temperature difference, compared with the case of the cooler without coil. Consequently, the inserted coil pitch should be properly selected to improve cooling performance.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.799-804
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• 2014

무한정한 발전자원과 무공해성 등의 장점을 가진 태양광 발전 시스템은 직류전력을 생산하기 때문에 계통의 연계송전이 가능한 교류전력으로 변환시켜주기 위해서는 태양광 인버터의 사용이 필요하다. 외부에 옥외형 구조로 노출되어 설치되는 소용량의 태양광 인버터는 태양이 강하게 내리쬐는 낮 시간 및 여름철과 같이 외부 환경의 온도가 상승함에 따라 에너지 손실이 발생하고 효율이 감소하게 된다. 태양광 발전 산업의 범위가 확대됨에 따라 태양광 인버터 또한, 상당한 에너지 손실 문제를 야기하므로 이에 따른 대책이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 온도조건에 구애받지 않도록 태양광 인버터 외함에 열전소자를 부착한 냉각장치를 설치하고 냉각효과의 극대화를 위해 두 개의 냉각장치를 사용하여 위치 조절에 따른 냉각효과를 비교분석하고자 한다.