• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.96-97
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• 2017

본 논문은 Gallium Nitride-Field Effect Transistor(GaN-FET)를 적용한 고방열 및 고전력밀도 모듈형 벅 컨버터를 제안한다. Si-MOSFET를 적용한 벅 컨버터는 높은 스위칭 손실로 인해 고주파수 구동 및 자기소자 사이즈 저감에 한계가 존재하여 고전력밀도화가 어렵다. 반면, 제안된 방식은 스위칭 특성이 우수한 GaN-FET를 적용하여 고주파수 구동이 가능하며, 추가로 평면형 인덕터를 적용함으로써 자기소자의 부피 저감을 통해 컨버터의 고전력밀도화 및 모듈화가 가능하다. 특히, 방열 플레이트 및 케이스로 구성된 새로운 고방열 구조를 통해 방열효과를 극대화 시킬 수 있다. 제안된 모듈형 벅 컨버터의 타당성 검증을 위해 입력전압 48V, 출력전압 24V의 300W급 시작품 제작을 통한 실험결과를 제시한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.304-305
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• 2020

본 논문은 초소형 전기자동차용 Low voltage DC-DC Converter(LDC)의 고전력밀도화 기법을 제시한다. Sync-Buck 구조를 사용해 구조를 단순화하고, Planar 인덕터 적용, PCB와 방열 plate를 사용하여 PCB와 방열 기구물의 접촉면을 증대시킴으로써 전력밀도를 향상시킬 수 있음을 보인다. 500W(12V, 41.67A)급 시제품 제작 및 배터리 입력 조건인 58V~84V 영역에서 실험을 통해 제안한 기법의 타당성을 검증한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.165.1-165.1
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• 2016

표면활성화 접합은 이종 소재의 표면을 제어하여 직접 접합하는 기술이다. 본 연구에서는 표면활성화 접합을 이용하여 고 방열특성의 LED용 히트스프레더(heat spreader)를 제작하기 위하여 $Al-Al_2O_3$ 복합소재를 제조하였다. LED 제품의 히트스프레더는 LED에서 발생하는 열을 한 곳으로 집중하는 것을 막아 열을 분산하는 금속판을 의미한다. 최근의 LED 제품은 고출력화에 의한 발열량의 급증으로 MCL(Metal Clad Laminate)를 이용하여 LED 칩에서 발생된 열을 외부로 배출하는 모듈구조를 나타내는 경우가 대다수이다. LED에서 열이 증가하게 되면 LED의 효율이 감소하고, 수명이 줄어드는 현상을 보이기 때문에 방열특성은 매우 중요하다. 따라서 고출력화되어 LED 칩에서 발생되는 열을 제어하는 기술이 이슈화 되고 있다. 기존의 히트스프레더 구조는 통상적으로 Al/절연층(폴리머)/Al으로 폴리머의 열전도율이 1W/mk로 고출력화에 의해 급증하는 LED의 발열량을 충분히 해소시키기 어렵다. 본 연구에서는 급증하는 LED의 방열량을 해소시키기 위해서 기존의 Al/폴리머/Al의 구조를 $Al/Al_2O_3/Al$의 구조로 개발하기 위해서 HV-SCDB 기술을 이용한 $Al-Al_2O_3$ 복합소재 제조 및 접합특성에 관하여 연구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.615-624
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• 2014

LNG 방열 시스템의 선형 동적해석 모델을 사용하여 슬로싱 충격 압력을 구조해석에 적용 시 사용되는 이상화된 삼각파 압력에 대해서 검토하였다. 삼각파 압력의 최대값, 지속시간, 비대칭성의 충격파에 대한 구조 안전성 평가를 위해서 멤브레인 구조의 허용기준과 슬로싱 압력에 관련된 간략화된 파괴압력에 대해 검토하고, 슬로싱 충격 압력의 지속시간과 비대칭성으로 특징 지워진 이상화된 삼각파 형상의 압력을 고려한 일련의 선형 동적해석을 수행하여 설계기준으로 사용할 파괴압력을 도출하였다. 본 논문에서 제시한 방법을 통해서 방열시스템 구조 요소의 안전성을 평가하기 위한 파괴 압력을 선정할 수 있고 모형실험을 통한 슬로싱 압력과의 비교를 통하여 방열시스템의 구조안전성을 평가할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 해석결과를 통해 방열시스템에서의 최대 응력은 매우 짧은 순간의 충격하중 하에서는 압력의 비대칭성 보다는 하중 지속시간에 많은 영향을 받고 있음을 검토하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1722-1723
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• 2011

LED는 광학적 특성을 유지하기 위해서는 방열설계가 매우 중요한 문제로 요구된다. 대부분의 반도체 소자의 고장 원인은 85%정도가 열로 인한 것이며 고출력 LED의 인가된 에너지는 20%정도가 광으로 출력되며 나머지 80%정도가 열로 전환된다. 이러한 이유 때문에 LED소자의 신뢰성과 효율 향상을 위한 방열성능의 극대화가 필요하다. 본 연구에서는 AI MCPCB 기판에 기반을 둔 COB Type의 고출력 LED모듈의 구조를 제안 하였으며, LED Chip과 금속base 사이의 절연층 유무의 관점에서의 비교 열 시뮬레이션을 통해 결과를 분석하여 고출력 COB LED모듈의 방열 특성을 최적화 하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.31-33
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• 2013

종래의 전구식 등명기의 경우 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라 전구의 교체시기가 짧고 전력소모가 심하다는 문제가 있었다. 또한 5mm 포탄형 저휘도 LED램프의 경우에는 수명이 길고 저전력이라는 장점이 있으나, 근래에는 해상의 배후광이 높아져 개당 소비전력이 1W(와트) 이상인 고휘도 파워 LED를 광원으로서 채택하는 등명기가 등장하고 있는 실정이다. 그런데, 이러한 고휘도 파워 LED의 경우 종래의 포탄형 LED에 비하여 광도는 매우 높으나, 소비전력이 상대적으로 매우 높으며, 그에 따라 발열이 심하다는 문제가 있다. 따라서, 고휘도 파워 LED를 채용하여 등명기의 광도를 높이는 경우에는 반드시 방열 문제를 고려해야 한다. 그렇지 않으면, 고휘도 파워 LED의 발열로 인하여 제품이 안정적으로 구동할 수 없으며, 결국에는 관련 부품의 고장이나 파손으로 이어지기 때문이다. 본 연구는 종래의 전구식 램프나 저전력 포탄형 LED램프를 대체하여 고휘도 파워 LED램프를 광원으로 적용함에 있어, 등명기의 중량을 증가시키지 않는 구조로서 보다 효과가 우수한 방열기술을 개발하기 위한 것이다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.271-272
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• 2019

본 논문은 친환경 전기차용에 적용되는 있는 고밀도 LDC(Low-Voltage DC-DC Converter) 전력변환장치의 PCB구조와 스위칭소자에 따른 PCB의 발열특성을 해석한다. 전력변환장치 PCB사이에 알루미늄 플레이트를 적용하여 다면 방열경로를 통한 PCB방열특성을 비교하고, 또한 기존 Si-FET와 낮은 온 상태 도통저항을 가지는 GaN-FET 반도체디바이스를 적용한 전력변환장치의 PCB 방열특성을 시뮬레이션을 통해 비교 및 검토하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.115-117
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• 2020

본 논문에서는 300kW급 모듈형 NPC 인버터의 방열 설계를 위해 전력반도체 스위치 소자의 손실을 분석하여 열적 특성을 고려한 인버터 모듈을 설계하고 제작을 하였다. 전력반도체 스위치의 손실은 스위칭 손실과 도통손실로 구분되며, 대부분 열손실로 나타나기 때문에 발열량을 토대로 방열판의 구조 및 크기를 결정하였다. 인버터 높은 출력비를 얻기 위해서는 열 손실을 고려한 방열판 설계는 반드시 필요한 과정으로 설계 과정의 타당성을 검증하기 위해 PLECS를 통한 시뮬레이션과 실험결과를 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.350-350
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• 2010

에너지 효율이 높은 LED조명을 사용하면 에너지 절감, 이산화탄소, 환경오염물질 배출 감소의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 LED조명에서 발생하는 열은 LED조명의 수명과 에너지 효율을 감소시킨다. 따라서 LED조명을 상용화하기 위해서는 LED조명에서 발생되는 열을 효율적으로 제거하는 것이 필수적이며 LED조명 방열판의 생산단가 또한 낮아야 한다. 이러한 조건을 충족하는 LED조명용 방열판은 Al 6063이 주로 사용되고 있다. Al 6063은 열전도 특성이 우수하고 생산단가가 저렴하다. 그러나 100 W급 이상의 고출력 LED조명에 Al 6063을 사용하기 위해서는 Al 6063의 열 방출 특성을 향상시킬 필요가 있다. 금속의 열 방출 특성을 향상시키기 위해서 주로 이용되는 방법은 표면적을 극대화 시키는 것이다. 금속에 국부적인 깊이 부식을 일이키는 Pitting corrosion을 이용하면 저렴한 비용으로 Al 6063의 표면적을 극대화하여 방열판의 열 방출 특성을 향상시킬 수 있다. 실험에 사용한 기본적인 구조의 Al 6063 방열판의 크기는 $50{\times}50{\times}30(mm)$ 이며 1M HCl + 0.05M $H_2SO_4$에서 $I_a$ = +40 mA, $t_a$ = 60 ms, $I_c$ = -40 mA, $t_c$ =20 ms로 50, 100, 200 cycle AC 에칭 하였다. Pitting corrosion된 방열판은 $3W{\times}3$개의 LED모듈에서 1시간 발광 시킨 후, 열화상 카메라를 이용하여 표면온도를 측정하였다. 실험결과 AC에칭 cycle이 증가할수록 발열특성이 우수하였으며, Pitting corrosion을 이용하지 않은 방열판에 비해 최대 $5^{\circ}C$의 표면온도 감소가 이루어졌다. 본 연구를 통해, 저렴하면서도 열 방출 특성이 높은 방열판을 설계하면, 고출력 LED조명의 상용화를 앞당길 수 있을 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제31권5호
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• pp.357-363
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• 2017

The sloshing pressure acting on a membrane-type LNG CCS is a typical irregular impact load, and the structural response of a tank system induced by sloshing also shows very complex behavior, including fluid structure interaction. Therefore, it is not easy to accurately estimate the sloshing impact pressures and resulting structural response. Moreover, a huge time consuming process to deal with the enormous pressure data obtained during a model tank test and the following structural analysis would be inevitable. To reduce the computation time for structural analysis, in this study, a rational structural modeling strategy was considered, and a simplified scheme to analyze the dynamic structural responses of an LNG CCS was introduced, which was based on the concept of the linear combination of the triangular response functions obtained by a transient response analysis of structures under unit triangular impact pressure. A structural analysis of a real Mark III membrane type insulation system under the sloshing impact pressure time histories obtained by model tests was performed using the various proposed structural models and simplified analysis scheme. The results were investigated in detail, including the elastic support effects of the hull structure.