[연구실 소개]
본 연구실에서는 이상 유동의 특성 및 열전달 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 개발된 열관리 기술을 실제 시스템에 적용하는 연구를 수행하고 있다. 수행중인 연구는 기술 준비도(Technical Readiness Level, TRL)에 따라서 기초, 개발, 적용의 세가지 단계로 나눌 수 있다.
[1. 이상유동 열전달 기초연구]
이상 유동은 단상 유동 대비 높은 열전달 성능을 가지므로 열관리 기술이 필요한 산업계 전반에 널리 이용되고 있다. 하지만, 이상 유동의 복잡한 유동 특성에 기인하여 그에 대한 이해에는 한계가 있어왔다. 본 연구실에서는 진보된 측정 및 해석 기술을 이용하여, 이상 유동의 본질적인 이해를 시도한다. 관련되어 수행중인 기초연구로는 마이크로 채널 내부에서 이상 유동의 이송 현상 및 열전달 메커니즘 규명, 유동 불안정 현상 메커니즘 규명과 열전달 특성에 미치는 영향 분석 및 환형관 내 과냉각 비등 유동의 거동에 대한 이해가 있다. 기초연구를 통해 얻어진 이상 유동에 대한 이해를 바탕으로, 새로운 장치에 최적화 및 개선된 열전달 기법을 개발한다.
[2. 차세대 열관리 기법 연구]
기술의 발달로 인한 새로운 장치의 등장과 기존 장치의 고도화에 따라 더욱 진보된 열관리 기술이 필요하게 되었다. 여기에는 환경규제로 인한 에너지변환장치, 고전력전자기기 및 모빌리티 전동화 등이 포함되며, 이들 장치는 더욱 섬세하고 높은 성능의 열관리 기술을 필요로 한다. 이에 맞추어 본 연구실에서는 기초연구에서 습득한 이해를 바탕으로 혁신적인 차세대 열관리 기술을 개발한다. 여기에는 우주선 전자장비 냉각을 위한 대면적 마이크로채널 히트 싱크, 환형관내 비등 유동 열전달 강화기술 및 컴퓨터를 이용한 열시스템 디자인등이 포함된다. 실험실 레벨에서 프로토타입의 성능 검증이 수행되며, 실험, 해석 및 시뮬레이션을 통하여 연구가 이루어진다.
[3. 열관리 기법 실용화 기술 연구]
본 연구실에서는, 개발된 열관리 기법을 주어진 시스템에 적용하고 최적화하는 실용화 연구도 동시에 수행한다. 새로운 기술개발에 그치지 않고, 최종적으로 산업에 널리 사용되는 것을 최종목표로 한다. 응용분야에는 전기자동차 초급속 충전관련 냉각기술, NASA Orion 유인우주선 열관리 및 방산 무기의 열관리 기술이 포함된다. 지속적으로 산업계의 요구에 귀를 기울이며, 기업체와 협력관계를 유지하고 있다. 또한, 장기적으로 정부 정책에 따라 필요한 기술들을 개발 중이며, 다양한 정부 과제를 수행하고 있다.
[Research Laboratory Introduction]
Our research laboratory focuses on identifying the charateristics of two-phase flow and the mechanisms of heat transfer, and we conduct studies to apply the thermal management technologies developed based on these findings to real systems. The ongoing research can be categorized into three stages based on the Technology Readiness Level: fundamental research, development, and application.
[1. Fundamental Research on Heat Transfer in Two-phase flow]
Two-phase flow exhibits higher heat transfer performance compared to single-phase flow, making it widely utilized across industries requiring thermal management technologies. However, the complex flow characteristics of two-phase flow have limited our understanding of it. Our research laboratory attempts to achieve an essential understanding of two-phase flow using advanced measurement and analysis techniques. The fundamental research currently being conducted includes identifying the transport phenomena and heat transfer mechanisms of two-phase flow within micro-channels, elucidating the mechanisms of flow instability and analyzing their impact on heat transfer characteristics, and understanding the behavior of subcooled flow boiling in annular tubes. Based on the understanding of two-phase flow gained through fundamental research, we develop optimized and improved heat transfer techniques for new devices.
[2. Research on Next-Generation Thermal Management Techniques]
With the advent of new devices and the advancement of existing ones due to technological progress, more advanced thermal management technologies have become necessary. This includes energy conversion devices subject to environmental regulations, high-power electronic devices, and the management techniques. Accordingly, out research laboratory develops innovative next-generation thermal management technologies based on the understanding gained from fundamental research. This includes large-area micro-channel heat sinks for cooling spacecraft electronic equipment, enhanced flow boiling heat transfer techniques in annular tubes, and computer-aided thermal system design. The performance of prototypes is verified at the laboratory level, and the research is conducted through experiments, analysis, and simulations.
[3. Research on the Practical Application of Thermal Management Techniques]
Our research laboratory simultaneously conducts practical application research to apply and optimize the developed thermal management techniques for given systems. Our ultimate goal is not only the developement of new technologies but also their widespread use in the industry. Application areas include cooling technology for ultra-fast charging of electric vehicles, thermal management for NASA's Orion manned spacecraft, and thermal management technologies for defense weapons. We continuously listen to the needs of the industry and maintain cooperative relationships with companies. Additionally, in the long term, we are developing necessary technologies in accordance with government policies and are undertaking various government projects.
