• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.1
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• pp.54-59
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• 2000

전자부품 및 시스템의 고속/고밀도화 추세에 따라 발열밀도가 계속증가하고 있다. 최근 팬티엄 II 급이상의 노트북 컴퓨터의 CPU에서는 칩당 발열량이 10W 이상으로 증가하고 있고 패키징 공간의 제한 때문에 소형히트파이프를 이용한 냉각이 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 모세압구동력이 크고 생산성등이 고려된 편조 형태의 새로운 윅을 개발하였으며 , 노트북 컴퓨터의 CPU 등 소형 전자부품냉ㄱ가에 적용가능한 직경 3, 4 mm 히트파이프를 설계 및 제작하였다. 직경 3, 4 mm Miniature Heat Pipe (이하 MHP) 의 작동특성은 일반적인 중형히트파이프와 다르므로 MHP 의 열전달 특성 및 작동성능에 미치는 각종 인자들의 영향을 파악하고자 성능시험을 수행하였다. 고려된 작동인자로는 작동유체 충전률, 전체 파이프길이 및 증발부, 응축부길이, 설치 경사각, 윅의 가닥수, 열부하 등이다. 작동인자의 영향과 관련된 연구결과는 향후 패키징을 위한 응용연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07a
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• pp.541-545
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• 2003

Mn-Zn 페라이트의 자심재료가 전자기 부품용 응용될 때, 소형화와 고효율화를 이루기 위한 공정변수에 따른 전자기적 특성변화를 고찰하였다. ZnO 의 몰비가 11 mole일 때, 가장 우수한 특성을 나타내었으며, $SiO_2$와 CaO는 입계 저항층 형성을 통한 손실을 감소시키고, 이로 인해 성능지수는 증가하여 $100\;kHz\;{\sim}\;200\;kHz$ 범위에서 최대값을 나타내어 전자기적 효율이 극대화되었다. 산소분압의 제어는 승온과정부터 산소분압을 제어시켜주어야만 Zn-loss 현상의 증가와 $Fe^{2+}$ 이온 농도의 감소 및 $Fe^{2+}-\;Fe^{3+}$ 이온간의 호핑(hoping)현상 등에 의한 손실을 최소화할 수 있으며, 높은 투자율을 얻을 수 있었다. 그리고 소결 또는 냉각 중 평형 산소분압이 유지되지 못하면 다량의 결함이 출현하게 되고, 특히 $600^{\circ}C$ 이하에서 스피넬 상의 분해-산화반응이 일어나면서 미세구조 상에 결함으로 남게 되어 전자기적 특성이 저하되었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.7
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• pp.4072-4080
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• 2014

The Peltier Module has been used to dissipate the heat from electronic devices and electronic components. In this module, a heat sink is used to release the operating heat into the air outside. This study addressed the heat transfer characteristics for a heat sink with an inner tunnel. Under forced and natural convection conditions, the heat transfer characteristics were different. Therefore, the cooling and heating performances were studied for the heat sink, which has an inner tunnel. The heat transfer conditions were also evaluated by performing an experimental test, which investigated the heat transfer characteristics related to the variance in time and temperature distribution. Experiments on the heat transfer characteristics of the heat sink were conducted based on the forced and natural convection and temperature distribution changes. In the cooling experiment, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks decreased the temperature of the forced convection than the temperature of natural convection. In the forced and natural convection, the A- and B-shaped decreased to a minimum of $-15^{\circ}C$. Under the forced and natural convection conditions, A- and B-shaped cooling pin heat sinks decreased the temperature when the voltage was increased. In the heating experiment, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks increased the temperature of the forced convection than the temperature of natural convection. In forced convection, when the voltage was $15^{\circ}C$, the temperature of the A-shaped cooling pin heat sink increased to $150^{\circ}C$, and the temperature of the B-shaped cooling pin heat sink increased to $145^{\circ}C$. Under forced and natural convection conditions, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks showed an increase in temperature with increasing voltage.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.73-80
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• 2006

Present study is concerned with an experimental study on the cooling characteristics of heat-generating components arranged in channels which are made by printed circuit boards. To assess the thermal performance of the heat-generating components arranged by $5\times11$ in flow channel, three variables are used: the velocity of the fluid at the entrance, the height of channel, and row number of the component. The cooling characteristics of the heat-generating components such as the surface temperature rise, the adiabatic temperature rise, the adiabatic heat transfer coefficient, and the effect of thermal wake are compared with the result of the experiment and the numerical analysis. Based on the experiment analysis, some conclusions can be drawn: First of all, the experiment and numerical analysis are identical comparatively; the heat transfer coefficient increases as H/B decreases. Howeve., when H/B is over 7.2, the effect of H/B is rather trivial. The effect is the biggest at the first component from the entrance, and it decreases until the fully developed flow, where it becomes very consistent. The thermal wake function calculated for each row decreases as H/B increases.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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• 1996.06b
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.255-255
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• 2015

국제핵융합실험로(ITER)의 3대 목표 중 하나는 핵융합로 개발을 위한 삼중수소증식블랑켓 개념을 시험하고 검증하는 것이며, 이를 위해 시험증식블랑켓(TBM, Test Blanket Module) 프로그램을 마련, 각국이 참여할 수 있도록 하고 있다. 한국도 2012년 국가핵융합위원회 결정에 따라, EU, 일본, 중국, 인도와 함께 TBM 프로그램에 참여하고 있으며, 2021년 설치를 목표로 헬륨냉각 고체증식재 개념의 HCCR (Helilum Cooled Ceramic Reflector) TBM을 설계, 개발하고 있다. 한국형 TBM은 총 4개의 서브모듈과 하나의 후벽(Back Manifold, BM) 으로 구성되며, 각 서브모듈은 플라즈마와 대면하는 일차벽(First Wall, FW), 증식재와 증배재, 반사재를 담고 있는 증식영역(Breeding Zong, BZ), 냉각재 매니폴드 및 구조물 역할을 하는 측벽(Side Wall, SW) 등의 기능부품으로 구성되어 있다. 냉각재는 8 MPa, $300-500^{\circ}C$의 고온고압헬륨을 사용하고, Li2SiO4 혹은 Li2TiO4 형태의 Li 세라믹 증식재를 사용하며, 중성자 증배를 위해 Be 증배재 및 흑연 반사재를 사용한다 [1-3]. 2015년 2월 개념설계검토(CDR, Conceptual Design Review)를 위해, TBM-shield를 포함한 TBM-set 설계가 완료되었으며, 열수력, 구조, 지진, 전자기, 복합하중에 대한 평가가 진행되었다. 본 논문에서는 이 중 H/He-phase에 시험될 EM-TBM과 D-T phase에 시험될 INT-TBM에 대한 열수력 성능 결과를 소개하였다[5]. 각각의 열부하 조건은 0.17과 $0.3MW/m^2$이며, 중성자 조사는 D-T phase 에서만 고려되었다. 구조재 및 사용된 기능소재별 온도 요건을 정의하고, 성능해석 결과와 비교하였으며, 이를 통해 모든 온도 요건을 만족함을 최종 확인하였다. 이러한 온도 분포는 열응력 평가를 위해 구조해석 입력자료로 활용되었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.10a
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• pp.193-208
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• 1998

본 논문에서는 써모싸이폰식 히트파이프의 열수송한계와 작동유체의 주입량이 파이프의 직경, 가열량 및 증발부와 응축부의 길이비 등에 따라 변화하므로 이러한 인자에 따른 적정 작동유체의 주입량과 가열량의 한계에 대해 고찰하였다. 특히 각종 전자부품의 냉각에 사용되는 히트파이프가 써모사이폰식이므로 사용작동유체에 대해 가열량에 따라 파이프의 직경예측이 가능토록 열수송한계특성에 대해 검토하고, 싸이리스터용은 증발부와 응축부의 길이비 변동이 심하므로 작동유체의 주입량이 중요한 성능인자로 작용하므로 길이비에 따른 작동유체의 주입량범위에 대해 기술하였다. 그리고 최적의 작동유체범위와 히트파이프의 증발열전달계수 및 응축열전달계수에 대한 실험으로부터 성능자료를 도출하여 이론해석과 비교검토하였다.

• Solar Energy
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• v.12 no.3
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• pp.70-83
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• 1992

The interaction between the surface radiation and the mixed convection transport from an isolated thermal source, with a uniform surface heat flux input and located in a rectangular enclosure, is stuied numerically. The enclosure simulates a practical system such an air cooled electric device, where an air-stream flows through the openings on the two vertical walls. The heat source represents an electric component located in such an enclosure. The size of this cavity is $0.1[m]{\times}0.1[m]$. The inlet velocity is assumed as 0.07[m/s] and the inlet temperature is maintained as $27^{\circ}C$. The inflow is kept at a fixed position. Laminar, two dimensional flow is assumed, and the problem lies in the mixed convection regime, governed by buoyancy force and surface readiation. The significant variables include the location of the out-flow opening, of the heat source and the wall emissivity. The basic nature of the resulting interaction betwwn the externally induced air stream and the buoyancy-driven flow generated by the source is investigated. As a result, the best location of the heat source to make the active heat transfer is 0.075[m] from the left wall on the floor. The trends observed are also discussed in terms of heat removal from practical systems such as electric circuitry.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.217-217
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• 2003

W-Cu 합금은 우수한 전기적, 열적 특성으로 인하여 열소산재료(Heat sink)로 많이 응용되고 있다. 첨단 전자부품 이외에도 핵융합로의 Diverter가 그 예로서, 내부는 고강도와 고융점의 특성을 요구하는 반면, 외부는 높은 열전도성을 필요로 한다. 그래서 동일한 조성의 일반적인 W-Cu 합금보다 W과 Cu의 조성이 점차적으로 변화하는 경사기능재료(Functionally Graded Materials)가 냉각효율이 클 것으로 기대된다. 현재, W-Cu FGM에 대한 많은 연구가 진행되고 있지만, 그 조성이 연속적으로 변화하는 W-Cu FGM에 대한 연구는 전무한 실정이다 본 연구에서는 방전플라즈마 소결장치(Spark Plasma Sintering System)와 용침고정을 이용하여 연속적인 조성변화를 갖는 W-Cu FGM을 제조하고 그 특성에 관해 분석하고자 하였다. 소결체가 밀도 변화를 갖게 되도록 제작한 특수 경사기능 몰드에 W분말을 장입한 후, 15㎬의 압력하에서 SPS를 이용하여 W소결체를 제조하였다. 제조된 W소결체는 수평관상로에서 수소분위기 하에 Cu 용침을 실시하여 W-Cu FGM을 제조하였다 SEM을 이용한 각 위치별 조직관찰과 Image Analyzer를 이용한 W과 Cu의 면적비, 그리고 비커스경도계에 의한 경도 측정을 실시하였다. 또 열기계적 분석기를 이용하여 측정된 선팽창률로부터 열팽창계수를 구하였다. 80$0^{\circ}C$에서 ？칭하는 반복적인 싸이클을 통해 열충격시험을 실시하였고, Laser flash method로 열확산계수를 측정하였다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.509-517
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• 2006

Present study is concerned with an experimental study on the cooling characteristics of heat-generating components arranged in channels which are made by printed circuit boards. To estimate the thermal performance of the heat-generating components arranged by $5\times11$ in channel flow, three variables are used: the inlet velocity, the height of channel, and row number of the component. The cooling characteristics of the heat-generating components such as the surface temperature rise, the adiabatic temperature rise, the adiabatic heat transfer coefficient, and the effect of thermal wake are compared with the result of the experiment and the numerical analysis. The experimental result is in a good agreement with the numerical analysis. The heat transfer coefficient increases as the Reynolds number increases, while the thermal wake function calculated for each row decreases as the Reynolds number increases. In addition, it is found that Nu-Re correlation equation is Identical to the previous studies, and the empirical correlation equation between the thermal wake function and Re is presented.