• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.71-78
• /
• 2024

초기 열설계 과정의 경우 복잡한 궤도 열 환경 조건에서 다양한 설계 변수에 따른 열적 영향성 판단을 해야 하므로, 열 설계/분석에 많은 시간이 소요된다. 따라서, 초기 설계 단계에서 시간을 효율적으로 단축시키기 위해서는 최적의 설계 변수 도출과 이에 따른 온도 예측이 신속히 이루어져야 한다. 상기 문제점에 기인하여 차수축소모델을 활용한 최적 설계 전문 소프트웨어인 Veritrek이 2018년에 출시되었다. 본 논문에서는 Veritrek 소프트웨어를 활용하여 그라파이트시트 기반 냉각기 열 제어 시스템에 대해 차수축소모델 구축과 민감도 분석, 최적 설계 분석을 수행하여 냉각기의 허용온도를 만족할 수 있는 그라파이트시트의 적층 수, 방열판 면적 및 두께에 대한 최적설계 수치를 도출하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권6호
• /
• pp.737-743
• /
• 2014

본 논문에서는 기존 1kW 할로겐 탐조등을 대체하기 위한 고출력 LED 탐조등에 관하여 기술하였다. 설계사양은 KDS 6230-1046-1과 KS V 8469를 기준으로 하였으며, 요구 광도 800,000cd를 만족시키기 위하여 지향각 $6^{\circ}$의 렌즈를 사용하였다. 시제작 LED 탐조등의 방열은 공랭식으로써 팬이나 히트파이프를 사용하지 않았다. 시험결과, 시제작 LED 탐조등의 소비전력은 148W로 1kW 할로겐 탐조등에 비해 85% 절감되었으며, 중심광도는 945,000cd로써 KS V 8469를 만족하였다. 광효율은 기존 탐조등보다 4.7배 향상되었으며, 지향각, 색온도 및 연색성은 각각 $5.4^{\circ}$, 5,500K, 70이었다. LED 탐조등의 외함 온도는 $60^{\circ}C$ 이하이고, SMPS 주변 온도는 $50^{\circ}C$ 이하로 IEC 60092-306을 만족하였다.

• 공업화학
• /
• 제30권1호
• /
• pp.62-67
• /
• 2019

본 연구에서는 2 kW급 SOFC (solid oxide fuel cell)에서 배출되는 고온 배기가스의 폐열회수를 위한 일체형 Hot BoP의 설계와 성능 분석에 대한 연구를 수행하였다. Hot BoP 시스템은 스택 배기가스의 연소를 위한 촉매 연소기와 연소 후 배기가스의 폐열회수를 위한 원통다관형 공기예열기 및 스팀발생기로 구성되었다. 시스템 설계에서 폐열회수 시스템의 배치에 따른 최대 허용열용량을 산출하여 열분배 공정을 분석하였으며, 열전달 방정식을 통하여 공기예열기 및 스팀발생기의 상세설계를 수행하였다. Hot BoP는 방열손실의 저감을 위해 일체형으로 제작되었으며, SOFC와 연계운전을 가정한 스택배기가스를 모사하여 성능실험에 사용하였다. Hot BoP 성능실험에서 부하별 열전달량 및 시스템 효율이 측정 및 분석되었으며, 당량비에 따른 배기가스의 CO 발생량을 측정하여 연소성을 분석하였다. 실험결과로써, 2 kW급 SOFC 정격운전시 배기가스 연소열부하 기준으로 hot BoP의 열적 효율은 약 60%이며, 연소 후 배기가스의 CO 발생량은 당량비 0.25 이상에서 급격히 감소되는 것으로 나타났다.

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

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권3호
• /
• pp.279-288
• /
• 2014

원자력발전은 국가의 안정적인 에너지 공급원 및 저탄소 발생 에너지원으로써 기능을 해왔으나, 원자력발전에 필수적으로 발생하는 사용후핵연료 축적이라는 큰 숙제를 안고 있다. 이를 해결하기 위한 방법 중의 하나가 파이로프로세싱과 소듐냉각고속로를 연계한 사용후핵연료의 재활용이다. 용융염 전해공정을 이용하는 파이로프로세싱은 사용후핵연료에 존재하는 장 반감기 고독성 원소와 고방열 핵종을 분리하여 고준위 폐기물을 줄이면서도 고속로의 원료물질을 공급하고, 소듐냉각고속로에서는 이를 이용하여 전력을 생산한 후 다시 그 사용후핵연료를 파이로프로세싱에서 원료물질로 가공하는 개념이다. 파이로프로세싱의 전단부에 해당하는 전해환원 공정은 산화물 형태의 사용후핵연료를 금속으로 전환시켜 후속 공정인 전해정련공정에 금속을 공급하는 역할을 한다. 파이로프로세싱을 위한 전해환원 공정의 상용화를 위해서는 고용량, 고효율의 시스템 개발이 요구되므로 양극과 음극에서 공정 속도의 영향을 미치는 인자를 연구하였다.

• 천문학회보
• /
• 제42권2호
• /
• pp.87.3-88
• /
• 2017

한국천문연구원은 차세대소형위성 1호의 근적외선 영상분광기 NISS (Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history) 탑재체를 개발하여 2017년 6월 30일에 최종 비행모델을 납품하였고, 이 발표는 탑재체 NISS 구조체의 비행모델 개발 결과를 보고한다. NISS는 0.9 - 2.5um (R~20) 근적외선 파장에서 관측을 해야 하기 때문에, 구조체의 배경잡음을 없애기 위해서 200K까지 passive cooling으로 냉각되며, H2RG 검출기는 소형 냉동기에 의해 약 88K에서 운영된다. NISS 구조체의 passive cooling을 효율적으로 수행하기 위해서 방열판, Kevlar 지지대, MLI, 표면제어용 필름 등을 조립하였고, 실제 지상 시험을 통해서 그 성능을 확인하였다. NISS 구조체는 최종 시스템 조립 과정에서 전자부 하네스 조립을 함께 수행했으며, 온도 모니터링 센서를 부착하고 소형 냉동기 피드백 온도를 반복 시험을 통해서 결정하였다. NISS 구조체는 미러 및 렌즈를 지지하는 광기계부를 함께 포함하기 때문에 발사 및 우주환경에서 광학 성능을 유지하기 위한 설계를 거쳐서 제작 되었으며, 최종 시스템 검교정 시험, 진동 및 열진공 시험을 통해서 그 성능을 확인하였다. NISS를 탑재한 차세대소형위성 1호는 2018년 상반기에 미국의 Falcon 9 발사체에 실려서 발사될 예정이다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제16권9호
• /
• pp.1-10
• /
• 2011

동작 주파수의 증가는 싱글코어 프로세서의 성능을 크게 향상시키는 반면 전력 소모 증가와 높은 온도로 인한 신뢰성 저하 문제를 유발하고 있다. 최근에는 싱글코어 프로세서의 한계점을 극복하기 위한 대안으로 멀티코어 프로세서가 주로 사용되고 있다. 하지만, 멀티코어 프로세서를 2차원 구조로 설계하는 경우에는 내부 연결망에서의 전송 지연 현상으로 인해 프로세서의 성능 향상이 제약을 받고 있다. 내부 연결망에서의 전송 지연을 줄이기 위한 방안으로 멀티코어 프로세서를 3차원 구조로 설계하는 연구가 최근 큰 주목을 받고 있다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서와 비교하여 3차원 구조 멀티코어 프로세서는 성능 향상과 전력 소모 감소의 장점을 지닌 반면, 높은 전력 밀도로 인해 발생된 발열 문제가 프로세서의 신뢰성을 위협하는 문제가 되고 있다. 3차원 멀티코어 프로세서에서 발생되는 발열 문제에 대한 상세한 분석이 제공된다면, 프로세서의 신뢰성을 확보하기 위한 연구 진행에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 그러므로 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서의 온도에 밀접하게 연관된 요소인 작업량, 방열판과의 거리, 그리고 적층되는 다이의 개수와 온도 사이의 관계를 자세히 살펴보고 높은 온도가 프로세서의 성능에 미치는 영향 또한 분석하고자 한다. 특히, 2차원 구조 멀티코어 프로세서와 3차원 구조 멀티코어 프로세서에서의 온도 문제를 함께 분석함으로써, 온도 측면에서 효율적인 프로세서 설계를 위한 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.285-292
• /
• 2020

본 연구에서는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 유리온실의 내부 환경 변화를 예측하는 모델을 개발하였으며, 실험을 통해 확보한 데이터를 이용하여 이를 검증하였다. 주·야간 실험 데이터를 경계조건으로 하는 Case 1, 2, 3의 시뮬레이션 예측값은 실험값 대비 평균 2.62℃ 높게 나타났으며, 최대편차와 균일도는 각각 평균 1.12℃, 2.92%p 높게 나타났다. Case 1에서 Case 3으로 외기온도가 변화함에 따라 조성되는 온실 내부 온도는 평균 0.84℃의 차이를 보였으며, R²는 0.9628로 실험값과 시뮬레이션 예측값 간 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 시뮬레이션 예측 결과 해석대상 온실 내 불균일한 온도분포를 확인하였다. 해석대상 온실의 효율적인 열에너지 관리를 위해 온실 내 방열관과 FCU의 위치 변경, 온실 구조 변경 등이 필요하다고 판단되었다. 추후 현장에서의 적용을 위해 정밀한 분석이 필요하며 이를 위해 온실 내부 작물 및 구조물 미고려, 온실을 완전 밀폐로 가정하는 등 모델 정립을 위한 조건들에 의한 열전달 현상을 고려한 모델의 개선이 필요하다고 판단된다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.368-374
• /
• 2017

본 연구에서는 220[V] 상용전원을 대체한 태양전지 모듈을 응용하고 등 기구는 할로겐 등이나 나트륨 등을 대체한 LED 조명을 이용한 저전력형 LED 보안등을 개발하였다. 또한 LED 구동제어기의 발열문제와 구동전류를 최소화할 수 있는 PWM형 구동제어회로를 설계하였다. 개발된 시스템에서, 광 효율에 대한 측정값은 93.6 [lm/Ｗ] 이고, LED 램프의 발열 제어를 위하여 제어기 내부에 고 정밀 온도센서(TC1047A)를 사용하였다. LED 조명등에서 발생하는 고열을 제거하기 위하여 금속 삽입형 방열 장치를 통하여 대기 속으로 신속하게 다중분산 시키도록 설계하였다. LED 조명등의 발열제어 온도 범위는 $50{\sim}55[^{\circ}C]$였다. LED 보안등의 광속 및 점등 속도는 0.5[sec] 이고 LED 램프의 빔 확산 각도는 높이 6[m]를 기준으로 하는 배광곡선에 의해 약 $110[^{\circ}]$의 빔 각도를 얻었다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제10권6호
• /
• pp.487-495
• /
• 2017

무전극 램프의 열특성은 램프의 설계와 성능을 결정하는 주요 요소 중 하나이다. 커플러는 열에 의해 임피던스 특성이 변화하며 그 사용온도가 보통 약 $150^{\circ}C$ 이내이다. 본 연구에서는 지금까지 논외였던 $150^{\circ}C$ 이상의 온도에 커플러가 노출되었을 때의 현상에 대해 관찰하였다. 벌브의 안쪽 내관과 커플러와의 이격거리가 다른 두 종류의 커플러 A와 커플러 B에 대해 방열 조건과 열 차단 조건을 달리하여 전기적 특성, 열적 특성, 광학적 특성과의 연계성 및 열화 특성 등을 분석하였다. 우선 시스템의 임피던스를 구하여 이를 통한 전기적 특성을 분석하는 기준으로 삼았다. 두 종류의 커플러의 직경차는 1mm이며, 실험 결과에서 커플러의 직경이 1mm 작아서 발생하는 자계강도의 손실을 상쇄할 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. 따라서 이러한 결과를 토대로 커플러가 약 $200^{\circ}C$의 고온에 노출될 때, 이에 대응하는 효율적인 설계 방안을 제시하였다.