• 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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.3-8
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• 1998

전자산업은 장치의 소형경량화를 추구하면서 단위체적당 발생하는 열량이 중가하는데 이때 발생하 는 열의 냉각문제는 전자산업의 발전에 있어서 해결해야될 중요한 품제로 풍장하고 있다. 대류냉각 방 식 은 구조가 간단하고 가격이 져렴 하면서도 사용이 편리하기 때문에 전자기기의 냉각방식으로 많이 사용되고 있다. 이때 효율적인 냉각을 위하여 전열면적의 확장 및 대류유동이 찰 이루어지는 기하학적 형상이 제안되고 있다. 전자기기에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키기 위한 냉각핀에서의 대류열 전달 특성을 고찰하기 위하여 공기중의 청상충류 상태에서 둥온으로 가열된 경사명판에 수칙으로 부착 된 명판핀에 대하여 무차원 핀길이 HIS, 경사각, Grashof수.변 화에 따른 자연대류 열전달 특성올 비 교 분석한 결과는 다음과 같다. 평균 열전달계수는 무차원 핀길이 HIS가감소하거나Grashof수가충 가하면 대류유동이 촉진되기 때문에 중가되는 경향을 나타내었고, 경사각이 중가되면 대류유동에 장애 를 받기 때문에 감소하는 경향을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1459-1460
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• 2011

자성유체에 60Hz의 교류자기장을 인가할 때 발생되는 냉각효과를 해석하기 위해 유한요소법을 결합하였다. 열원으로는 전류가 코일에 흐를 때 생성되는 줄열과 닐운동과 브라운운동으로 야기되는 전력손실에 의한 발열이 있다. 교류자기장은 주파수가 낮기 때문에 줄열이 주요한 열원이 된다. 그러므로 코일에서 자성유체로 일어나는 열전달과 자연대류현상은 코일의 표면에서 일어난다. 자연대류현상을 해석하기 위해서는 자성유체의 부력밀도를 고려해야 한다. 부가적으로 자계의 세기와 온도에 관한 함수인 자화와 자기체적력밀도로 인해 자기대류현상과 같은 강제대류가 일어난다. 이러한 두 가지 대류현상으로 인해 교류자기장을 인가한 자성유체에서 냉각효과가 일어난다. 자기체적력밀도는 유한요소법으로 보간된 가상공극개념을 이용하여 켈빈전자기력밀도를 이끌어 낸 후 이를 수치적으로 이용하여 구하였다. 랑제방함수는 켈빈전자기력밀도와 전력손실을 계산하는데 필요한 비선형 자화율을 고려하기 위해 사용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.90-98
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• 2006

재생냉각 시스템의 냉각제로 사용하는 탄화수소계열 연료인 Jet A-1의 냉각특성과 강제대류 열전달 특성을 파악하기 위해 가열된 직선 튜브를 제작하였다. 냉각제의 입, 출구온도와 튜브의 외벽 온도를 측정하여 강제대류 열전달 특성을 고찰하였다. 결과를 통하여 Jet A-1을 사용한 경우에는 일정 유동조건에 대하여 burnout이 발생하는 최초의 벽 온도를 결정함으로써 냉각제가 수용할 수 있는 최대 열유속을 확인하였다. 냉각제의 유속과 입구온도가 대류열전달 특성에 직접적인 영향을 주는 인자임을 확인하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.683-688
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• 1997

원전의 중대사고 발생시 형성될수 있는 노심용융물의 고화피막층을 동반하는 용융물의 자연대류 열절달 특성에 대한 실험결과를 정밀 분석하고, 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 본 연구대상 실험은 종횡비가 작은 경우와 큰 경우에 대하여 용융물을 자연대류와 강제대류로서 냉각하는 조건에서 경계조건에 따른 용융물의 피막층 두께를 측정하였고, 피막층 주변의 열전달량을 측정ㆍ분석한 것이다. 실험결과를 정밀 분석한 결과, 용융물의 고화 피막층 형성이 용융물의 자연대류 열전달양에 많은 영향을 미쳤으며, 종횡비가 큰 경우는 냉각 조건도 자연대류 열전달 양에 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 고화층 두께 증가에 따른 종횡비 감소는 자연대류 열전달양 감소율을 작게하는 것으로 나타났다. 피막층 형성이 있는 용융물의 자연대류 열전달 해석 결과, 실험에서의 열손실 때문에 용융물의 고화 피막층 두께가 실험결과보다 다소 작게 나타났으며, 자연대류 열전달 흐름이 피막층 형성에 미치는 것으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.322-324
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• 2008

현재 배전용변전소 대용량변압기 냉각방식은 주로 유입자냉식, 유입풍냉식, 송유풍냉식 및 수냉각 방식이 채용되고 있다. 유입풍냉식의 경우는 대기 공기의 자연대류 또는 냉각팬에 의한 강제대류에 의해 방열기 내부로 유입된 절연유의 온도를 낮추는 방식이고 송유풍냉식은 변압기 내부 절연유를 강제순환 시키면서 냉각팬을 가동하는 방식이다. 도심지 복합건물내 주변압기 냉각은 수냉식을 채용하여 절연유를 강제로 순환시키면서 열교환기 2차측에 냉각수를 순환시켜 열교환기 내로 유입된 절연유의 온도를 낮추는 방식이다. 그러나 도심지 변전소의 냉각방식 채택에 있어 냉각성능, 소음, 설비의 건전성등 여러 가지 문제점이 드러나 새롭고 획기적인 냉각방식이 요구되고 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.37-46
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• 2012

로켓엔진 연소실에서 막냉각을 고려한 열전달 해석을 위한 모델을 수립하였다. 연소실 내에서의 대류, 복사, 막냉각 효과는 로켓엔진을 위한 경험식을 사용하였으며, 벽 외부는 일반적인 대류, 복사 식을 적용하였다. 또한 벽 내부는 유한체적의 격자를 구성하여 시간전진법에 의해 비정상 열해석을 수행하였다. 연소압 50 기압의 액체산소/케로신 엔진을 예로 해석하였으며, 이 경우 4% 유량의 막냉각까지는 벽온도를 낮추는데 크게 기여하였으나, 그 이상의 공급은 막냉각 유량에 비해 효과가 미비함을 확인하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제29권2호
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권2호
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• pp.9-13
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• 2012

본 연구에서는 화력발전소의 재열기 내에 과열증기가 이상 고온이 될 때 과열증기를 냉각하는 과열증기 냉각기의 온도 안전성에 대하여 열전달 해석을 통해 진단하였다. 과열증기 냉각기 내부에 냉각을 위해 액체상태의 냉각수가 밀폐 공간 내에 존재한다. 이곳은 고온의 과열증기에 노출되어 있는 부분으로 가열에 의해 비등이 발생하면 내부 압력이 상승하여 냉각기가 견딜 수 있는 허용 압력 이상으로 되게 된다. 이렇게 되면 냉각기가 파손되거나 냉각수가 역류가 일어나서 안전하지 않게 된다. 본 연구에서는 이의 진단을 위해 냉각기의 형상을 합리적으로 단순화 하고 단열재 여부, 내부 냉각수의 자연대류 유동 고려 여부 등으로 구분하여 4 가지 경우의 열전달 해석을 수행 하였다. 냉각기 내부에 있는 액체 상태의 냉각수에 대하여 자연대류 유동을 고려하지 않는 경우는 온도 상승과 이에 따른 압력 상승으로 안전하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 실제 현상인 냉각수의 자연대류 유동을 고려하고 단열재를 사용한 경우에는 냉각수의 자연대류 유동에 따른 고온 영역에서 저온 영역으로 활발한 열전달이 발생하여 냉각수가 허용온도와 허용압력 이하에서 운전되고 있음을 알았고 이에 따라 과열증기 냉각기는 안전하다는 것을 판단할 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.633-638
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• 1997

중소형 일체형 원자로의 자연대류 실험 및 해석을 통해 일체형 원자로의 자연대류에 의한 잔열제거 기능의 특성 및 피동 안전성을 파악하였다. 이를 위해 일체형 원자로 축소 실험장치를 이용한 자연대류 실증 실험을 수행하였으며, 실험 결과를 RETRAN-03와 COMMIX-1B 코드 해석 결과와 비교, 검증하였다. 실험 결과 일부 증기발생기의 열제거 기능 상실이 발생한 경우에도 노심으로 유입되는 냉각재의 온도가 균일하게 분포하여 피동 잔열 제거가 원만히 일어남을 알 수 있었고 해석 결과와 일치하였다.