초록 ▼

1. 최종목표
◦ LED 방열에 활용 가능한 평판형 원형 증발기 LHP설계
◦ 효율적인 열전달로써 접합부 온도 하강, 조도 및 광효율 상승 등 LED 성능 향상 도모
2. 개발내용 및 결과
◦ 상용 LED에 직접 적용 가능한 원형 증발면을 가진 증발기 설계 및 제작
◦ 열유입량, 응축기 온도에 따른 작동온도를 측정하여 그 결과를 바탕으로 제작된 평판형 증발기 루프히트파이프(Flat Evaporator Loop Heat Pipe, 이하 FELHP)의 방열성능을 확인
◦ FELHP를 LED에 적용하기 위

1. 최종목표
◦ LED 방열에 활용 가능한 평판형 원형 증발기 LHP설계
◦ 효율적인 열전달로써 접합부 온도 하강, 조도 및 광효율 상승 등 LED 성능 향상 도모
2. 개발내용 및 결과
◦ 상용 LED에 직접 적용 가능한 원형 증발면을 가진 증발기 설계 및 제작
◦ 열유입량, 응축기 온도에 따른 작동온도를 측정하여 그 결과를 바탕으로 제작된 평판형 증발기 루프히트파이프(Flat Evaporator Loop Heat Pipe, 이하 FELHP)의 방열성능을 확인
◦ FELHP를 LED에 적용하기 위한 모듈을 제작하고, 기존 상용 LED와의 작동온도, 조도, 기판 온도를 측정·비교함. 그 결과로부터 FELHP의 방열 우수성 확인
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
- LED 작동온도에 적합한 작동유체와 그에 호환되는 재료를 선정함
25~50 ℃의 범위에서 비교적 높은 포화압력과 증발 엔탈피를 갖는 메탄올을 작동유체로 채택하였으며 이 유체와 호환되면서 화학적으로 안정적인 스테인레스 스틸(SUS 316L)을 윅의 재료로 사용함
- 열유입량과 응축부의 냉각수 온도에 따른 FELHP의 구동특성을 실험적으로 파악함
LHP의 구동특성에 큰 영향을 미치는 열 유입량과 응축기 용량에 대한 실험을 수행함. 그 결과 제작된 FELHP는 10~25 W의 열 유입량 범위에서 증발기 온도가 허용온도 70 ℃를 초과하지 않는 것으로 나타남
- LED 방열을 위한 FELHP 증발기 모듈을 제작하여 작동온도 측정, 조도 측정, 기판 온도 측정을 하였으며 이를 기존 상용 LED 램프의 실험값과 비교함
- FELHP 증발기 모듈을 사용하였을 때, 기판의 정상상태 온도는 2.4~3 ℃ 낮아지고, 조도는 최대 53 lux 상승하였음.
◦ 경제적 성과
넓은 구동 범위, 제품 안정성, 내구성이 있어 유지보수비용이 절감됨, 즉
- 하나의 LHP로써 다양한 부하의 LED 방열이 가능함 (넓은 구동 범위)
- 다양한 운전조건에서 신뢰성 있는 구동 (제품 안정성)
- LED 작동온도 하강으로 인한 제품 수명 상승 (내구성 증가)
- 반영구적 수명을 갖는 LHP는 장시간 수명의 LED 조명의 방열에 적합함
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 현재 국내에 원천기술의 확보가 미흡한 LHP 방열 기술에 대한 기술 자료 공유
- 향후 커다란 경제적 성과를 거둘 것으로 예상되는 LHP 기술에 대한 R&D, 중소기업의 참여 촉진
- 높은 열 수송성을 가지며 반영구적 수명을 갖는 LHP는 고효율, 저에너지를 가능하게 하여 에너지 효율 향상에 크게 기여
- 현재 인공위성, 항공·우주 분야에 활발하게 이용되는 LHP에 대한 기술 확보를 통해 전자장비 냉각 등 실용기술에 대한 국가 경쟁력을 높임
4. 기술개발결과 활용계획
본 사업에서 수행된 기술 및 연구성과를 이용하여 고발열 LED 적용 LHP의 다양한 열부하 및 응축부 조건에 따른 구동 특성을 제시하고, LHP 적용 연구에 기초 자료로써 활용될 수 있게 한다. 그리고 LED 방열뿐만 아니라 고집적 전자기기 냉각이나 발전소, 플랜트같이 강한 발열 유속(heat flux)를 나타내는 기기 및 장치를 운용하는 분야로 본 사업의 LHP의 활용을 확장시킨다.
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
본 과제는 보안과제로 지정되지 아니한 일반과제 등급을 부여받았다. 이에 따른 조치로써 우선 참여연구원으로 하여금 연구과제 보안관리 의무 및 그 위반 시 제재 등에 대해 통보하고 이를 준수할 것을 공시하였다. 그리고 참여기업 연구원에 대해서도 마찬가지로 보안 관련 사항을 따르도록 권고하였다. 연구 관련 자료를 보관하는 업무용 컴퓨터, 이동식 디스크에 보안 소프트웨어를 활용하는 등 관련 보안 지침을 철저히 준수하였다.
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원
등록 실적
본 과제는 LED 방열을 위한 LHP를 개발하였으며 성능시험을 통하여 기존의 방식에 비해 그 방열성능이 우수함을 확인하였다. 이 기술은 LED 방열뿐만 아니라 기타 여러 고집적 전자기기 냉각(방열)에 적용될 수 있어, 향후 기술적 가치가 클 것으로 기대하므로 이에 대한 기술 자료를 보호하고 안정적 사용을 도모하기 위한 기술임치계약을 현재 진행 중이다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 제출서 ... 2
• 간접비 집행내역 ... 3
• 과제별 사업비사용실적보고서 ... 5
• 개발결과의견서 ... 10
• 최종보고요약서 ... 11
• 최종보고서 작성순서 및 목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 14
• 제 1 절 요약문 ... 14
• 제 2 절 서론 ... 14
• 제 3 절 개발목표 및 기술개발 추진일정 ... 16
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 17
• 제 1 절 이론적 배경 ... 17
• 제 2 절 실험장치 ... 21
• 제 3 절 실험방법 및 실험결과 ... 27
• 제 3 장 사업성과 ... 49
• 제 1 절 기술적 성과 ... 49
• 제 2 절 경제적 성과 ... 49
• 제 3 절 기타 성과 ... 49
• 제 4 장 결론 ... 50
• 제 1 절 결론 ... 50
• 제 2 절 문제점 및 건의사항 ... 51
• 제 3 절 결과물에 대한 활용방안 ... 51