초록 ▼

연구개요
○ 루프히트파이프(LHP)의 기반기술을 체계적으로 확보하기 위해 관련 학문을 바탕으로 주요성능에 대한 변수들을 파악하고 이들이 시스템에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 이론적 및 해석적 도구 개발
○ 이전에 개발된 LHP의 성능예측모델의 단점과 한계를 파악하고, 이를 보완 극복할 수 있는 수학적 예측모델 개발
○ 본 연구과제는 엄밀한 응축부 열전달 해석 모델을 개발하는데 주안점을 두었으며, LHP의 천이거동 예측이 가능한 열전달 예측모델을 포함하고 있음. 열전달 분야에서 작동유체 상변화현상을 포함

연구개요
○ 루프히트파이프(LHP)의 기반기술을 체계적으로 확보하기 위해 관련 학문을 바탕으로 주요성능에 대한 변수들을 파악하고 이들이 시스템에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 이론적 및 해석적 도구 개발
○ 이전에 개발된 LHP의 성능예측모델의 단점과 한계를 파악하고, 이를 보완 극복할 수 있는 수학적 예측모델 개발
○ 본 연구과제는 엄밀한 응축부 열전달 해석 모델을 개발하는데 주안점을 두었으며, LHP의 천이거동 예측이 가능한 열전달 예측모델을 포함하고 있음. 열전달 분야에서 작동유체 상변화현상을 포함한 LHP의 열전달 성능 예측기술을 개발함
○ 선행연구 및 정확성 검증과정이 필수적으로 요구되어 실험장치 제작 및 실험적 연구가 포함됨

연구 목표대비 연구결과
본 연구과제의 목적을 달성하기 위한 주제별 연구내용은 아래와 같음
1) LHP 증발부 열전달 해석기법 개발: 모델의 정확도 ±5% 이내 달성
○ 메니스커스이론과 기체분자운동 이론에 의한 증발경계면의 형상 및 온도 모델링
○ 소결금속으로 제작된 모세구조물의 열전도도에 의한 전도열전달량과 현열에 의해 증발부에서 보상챔버로 누수되는 열전달량 모델링
○ LHP의 재료에 의한 전도효과에 의한 손실 열에너지량 예측
2) LHP 응축부 열전달 해석기법 개발: 모델의 정확도 ±5% 이내 달성
○ 증발-응축 경계면 사이 에너지 보존 방정식 유도로 경계면 위치와 온도 예측
○ 응축부의 새로운 열전달 해석모델에 의한 출구 액체온도 예측
○ 응축부 출구와 보상챔버 사이 에너지 보존 관계식 유도
3) 원통형 증발부를 가지는 LHP 제작/실험/모델의 정확성 검증
○ 원통형 증발부를 가지는 LHP의 제작: 해석모델을 토대로 LHP를 설계/제작
○ 응축 경계면의 위치와 온도 측정이 가능하도록 투명 재질을 가지는 응축부 제작
○ 실험결과와 예측모델의 정확성 검토
○ 정확도 검증에 의한 해석모델의 수정

세부연구목표: LHP 증발부의 열유체 수치해석 모델 설정 | 연구결과: 증발부 열유체 수치해석 모델 개발 완료 (목표 달성도: 100%)
세부연구목표: 보상챔버의 열유체 수치해석 모델 설정 | 연구결과: 보상챔버 열유체 수치해석 모델 개발 완료 (목표 달성: 100%)
세부연구목표: LHP 용기 열손실 해석모델 설정 | 연구결과: LHP 튜빙 및 용기에 대한 열손실 고려 (목표 달성도: 100%)
세부연구목표: LHP의 응축부 열유체 수치해석 모델 설정 | 연구결과: LHP응축부 열유체 수치해석 모델 개발 (목표 달성도: 100%)
세부연구목표: LHP의 작동유체 이송관의 열유체 해석 모델 설정| 연구결과: 작동유체 이송관 열유체 해석모델 개발 (목표 달성도: 100%)
세부연구목표: 원통형 증발부를 가지는 LHP 설계/제작/실험 | 연구결과: 원통형 증발부를 가지는 LHP설계/제작 및 기초실험 완료 (목표 달성도: 100%)
세부연구목표: LHP 해석모델의 정확도 검증: 정확도 ±5% 이내 | 연구결과: 관련 문헌과 제작한 LHP의 실험결과와 비교하였을 때, 모델의 정확도 ±5%이네 달성 (목표달성도: 100%)

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ LHP에 대한 설계 기반이 마련되었으며, LHP의 설계에 있어 국내의 기술적 자립도를 높이는 데 기여할 것으로 예상됨. 특히 실험을 통해 획득된 데이터는 해석적인 모델 확립을 위한 기초자료로 활용되었다. 향후 다른 LHP의 개발 단계에서도 설계에 참고가 될 수 있는 기초자료를 획득할 수 있을 것으로 기대된다.
○ LHP에 대한 실험적 설계 기반자료와 열유동 해석모델의 구축을 통하여 LHP 개발기간의 단축 및 개발비용 절감과 여러 산업 분야, 정보통신분야의 고집적회로와 대형레이더의 냉각시스템, 항공분야의 전자시스템 열제어, 또한 군수산업 분야로의 기술 이전 및 확대 보급하는데 기초 설계기술을 제공할 수 있을 것이다.
○ 본 연구과제에 2명의 학생들이 참여하였으며, 본 연구 과제를 통하여 상변화 열전달 기기의 설계에 관한 기초지식과 기술들이 체득된 후학이 양성되었음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 가. 연구과제의 수행과정 ... 4
• 나. 연구과제의 수행내용 ... 4
• 다. 연구과제의 추진전략·방법 및 추진체계 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 21