천공된 방사형 평판 핀을 갖는 자연대류 히트 싱크의 방열 성능에 관한 실험적 연구

Abstract

최근 조명 시장에서 에너지 절약 및 탄소배출 절감 방안으로 기존 광원을 LED 조명으로 대체하고 있다. 그러나 LED 조명은 열에 취약하다는 단점이 있기에 한정된 공간에서 높은 방열량을 갖는 방열 설계의 필요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 천공된 방사형 평판 핀을 갖는 자연대류 히트싱크에 대하여 12 ~ 72개의 핀 개수, 1.5 ~ 6mm의 천공의 지름 그리고 다양한 투입 열량에 따른 실험을 진행하였다. 그리고 실험 결과를 활용하여 Nusselt 수 상관식을 제시하였다. 제시한 상관식은 Rayleigh 수가 150,000에서 1,000,000사이의 범위에서 사용할 수 있다. 상관식을 바탕으로 본 히트 싱크 형상의 열저항이 최소가 되는 핀 개수와 홀 지름을 제시하였다. 마지막으로, 실험 결과를 사용하여 방사형 평판 핀 히트 싱크와 천공된 방사형 평판 핀 히트 싱크의 열저항을 수직 상태에서 비교하였다.

주제어: 천공된 평판 핀, 히트 싱크, 자연대류, 열전달, Nusselt 수