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전자기기 내부에서의 유동과 열전달의 가시화

전문가 제언: ○ 정보화 사회가 날로 진전함에 따라 각종 전자기기도 성능 향상과 소형화가 급속하게 진행되고 있다. 이에 따라 전자기기에서의 방열문제는 기기의 성능과 수명 보증을 위한 핵심과제가 되었고, 기기의 열설계에 CFD 해석이 확대되고 있다. 그러나 보다 높은 신뢰성을 얻기 위해서는 이 해석 결과를 실험적으로 검증하는 것이 필요하게 되었다. 이와 관련하여, 전자기기 내의 발열부품 주위의 유동과 온도분포를 가시화하고 측정한 사례이다.

○ 이 사례에서는, 노트북 PC와 비슷한 크기의 얇은 두께의 실험 채널을 만들어 장애물(barrier)의 설치 형태에 따른 발열 블록 주위에서의 유동현상과 온도분포를 가시화하였다. 또한 열전달율을 계산하여 열전달율 분포를 나타내주고 있다. 유동에 대한 가시화방법으로는 스모크 와이어법을 사용하였고, 온도 측정은 적외선 카메라를 사용하였다. 적외선 카메라의 정확한 측정을 위한 유의사항에 대해서도 설명하고 있다. 실험 결과로는, 유로에 적절한 장애물을 설치함으로써 유속이 증가하고 난류의 생성과 유동의 발열부위 재 부착 현상으로, 열전달이 촉진되고 방열 효과가 증가된다는 것을 보여주고 있다.

○ 유동과 온도분포의 가시화는 다양한 방법들이 소개되고 있으나, 각 방법의 특성에 따라 적합한 분야에 이용되어야 할 필요가 있다. 불꽂 추적법, 수소 기포법을 비롯하여, 비정상유동에 있어서의 순간 속도정보 등을 측정하기 위한 PIV(입자영상속도법) 등과 같은 광학적 방법 등도 활용되고 있다. 그러나 PIV 시스템 등 고정도 측정 장비는 고가이면서 장비에 대한 사전 지식 습득 등 많은 노력과 경험이 요구되기 때문에 실험 대상의 특성과 정밀도에 따라 효율적인 방법을 선택해야 될 것이다. 본 사례와 같은 비교적 낮은 속도의 단순한 모델에 있어서는 스모크 와이어법과 적외선 카메라에 의한 실험 방법은 적합한 것으로 생각된다.

저자: Hajime NAKAMURA ; Tamotsu IGARASHI
자료유형: 학술정보