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NTIS 바로가기韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.23 no.3, 2020년, pp.237 - 245
장명언 (국방과학연구소 지상기술연구원) , 송혜은 (국방과학연구소 지상기술연구원)
In this paper, I introduce Phase-Change Cooling for thermal management of high power devices that can be applied to High Power Laser and Electric Propulsion Systems which are composed of multiple distributed superheat sources. Phase-Change Cooling can be good used to efficient cooling of their heat ...
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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상변화 냉각시스템이란? | 상변화 냉각시스템은 시스템 내부의 냉매가 상변화 온도가 되었을 때, 상변화물질(PCM, Phase-Change Material)의 상이 액체에서 기체로 변하면서 열을 흡수하여 냉각하는 방식이며, 냉매를 펌프로 순환시킨다는 점에서 수냉시스템과 유사하다고 할 수 있지만, 수냉 시스템이 액체의 현열만을 이용하는 것에 비해, 상변화 냉각시스템은 액체가 기체로 변화할 때의 잠열을 주로 이용하기 때문에 훨씬 우수한 냉각 성능을 발휘하며, 적은 유량과 동력으로 고효율의 냉각이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 유동패턴에 따라 핵비등(Nucleate Boiling)과 대류증발(Convective Vaporization)에 의한 영향이 복합적으로 작용하여 단순 거동 예측이 어려운 단점이 있고, 특히 임계열유속(Critical Heat Flux) 이상의 작동 환경에서는 전열면의 온도가 급상승하므로 임계열유속 이하에서 작동되도록 해야 한다. | |
상변화 냉각시스템의 장점은? | 상변화 냉각시스템은 시스템 내부의 냉매가 상변화 온도가 되었을 때, 상변화물질(PCM, Phase-Change Material)의 상이 액체에서 기체로 변하면서 열을 흡수하여 냉각하는 방식이며, 냉매를 펌프로 순환시킨다는 점에서 수냉시스템과 유사하다고 할 수 있지만, 수냉 시스템이 액체의 현열만을 이용하는 것에 비해, 상변화 냉각시스템은 액체가 기체로 변화할 때의 잠열을 주로 이용하기 때문에 훨씬 우수한 냉각 성능을 발휘하며, 적은 유량과 동력으로 고효율의 냉각이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 유동패턴에 따라 핵비등(Nucleate Boiling)과 대류증발(Convective Vaporization)에 의한 영향이 복합적으로 작용하여 단순 거동 예측이 어려운 단점이 있고, 특히 임계열유속(Critical Heat Flux) 이상의 작동 환경에서는 전열면의 온도가 급상승하므로 임계열유속 이하에서 작동되도록 해야 한다. | |
고출력 레이저나 전기추진시스템은 고온의 다중 발열원이 생성될 때 효율성이 좋지 않은 이유는? | 다종의 분산 고발열원으로 구성된 고출력 레이저나 전기추진시스템은 고온의 다중 발열원이 생성된다. 여기서 발생하는 높은 열을 냉각시키기 위해 수냉시스 템이나 냉동시스템을 많이 사용하고 있는데, 수냉시스템은 구성품의 부피와 중량이 크고, 냉동시스템은 구성품의 부피와 중량뿐만 아니라 소모동력도 매우 크기 때문에 효율성 측면에서는 불리하다. 따라서 이러한 열부하 문제를 개선하기 위한 효율적인 냉각 기술이 절실히 필요로 한데, 상변화 기반의 열부하 냉각시 스템이 효율적인 방안으로 많이 연구되고 있다[1~8] . |
I. Mudawar, "Two-Phase Spray Cooling of Hybrid Vehicle Electronics," Conference Paper NREL/CP-540-42389, July 2008.
P. Lee, "Experimental Investigations of Two-Phase Cooling in Microgap Channel," Report of AOARD/AOARD-10-4073, April 2011.
I. Aranzabal and P. Cova, "Two-Phase Liquid Cooling for Electric Vehicle IGBT Power Module Thermal Management," PCIM Europe 2017, Nuremberg, Germany, pp. 969-973, May 2017.
J. Lee and I. Mudawar, "Low-Temperature Two-Phase Microchannel Cooling for High-Heat-Flux Thermal Management of Defense Electronics," IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, Vol. 32, No. 2, pp. 453-465, June 2009.
J. Lee and I. Mudawar, "Implementation of Microchannel Evaporator for High-Heat-Flux Refrigeration Cooling Applications," Transactions on the ASME, Vol. 128, pp. 30-37, March 2006.
G. Ghim and J. Lee, "Experimental Evaluation of the In-Tube Condensation Heat Transfer of Pure N-Pentane/R245fa and Their Non-Azeotropic Mixture as an ORC Working Fluid," Applied Thermal Engineering 106, pp. 753-761, October 2016.
I. Mudawar "Recent Advances in High-Flux, Two-Phase Thermal Management," Journal of Thermal Science and Engineering Applications, Vol. 5, pp. 021012-1-15, June 2013.
I. Mudawar "Two-Phase Microchannel Heat Sinks: Theory, Applications, and Limitations," Journal of Electric Packaging, Vol. 133, pp. 041002-1-31, December 2011.
M. E. Jang et. al., "A Study on a Phase Change Cooling for Thermal Management of High Power IGBT Modules," KIMST Annual Conference Proceedings, pp. 1849-1850, June, 2018.
S. Klein and G. Nellis, "Thermodynamics," Kyobobook, Korea, pp. 572-573, 2014.
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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