연구

연구 분야

AI 반도체 냉각

기포 거동과 표면 구조로 냉각 한계를 설명합니다.

2상 액침 냉각은 절연유체의 비등을 이용해 반도체에서 발생하는 열을 제거합니다. 칩 표면의 구조와 방향에 따른 기포 거동을 분석하고, 냉각 한계인 임계열유속(CHF)을 평가합니다.

2상 액침 냉각칩의 발열을 제거하는 비등 현상과 냉각 한계를 연구합니다.
칩 표면의 비등과 재젖음기포의 성장·이탈과 액체의 재공급을 살펴 냉각 한계를 연구합니다.

실험 장치에서 기포와 표면으로

풀 비등 실험 장치
풀 비등 실험 장치

열부하에 따른 비등 성능 측정

절연유체 비등 시험부
절연유체 비등 시험부

전열면과 기포를 직접 관찰

전열면의 미세구조
전열면의 미세구조

표면 형상과 비등 특성의 관계 분석

구리 폼 시편
구리 폼 시편

기공 구조와 표면 젖음성 비교

기포 거동 관찰
기포 거동 관찰

고속 영상으로 성장과 이탈 분석

비등 성능과 냉각 한계
비등 성능과 냉각 한계

벽면 과열도에 따른 열유속 평가

작동 원리

  1. 절연유체 침지

    서버를 절연유체에 직접 담가 열을 전달

  2. 비등 열전달

    유체가 끓으면서 잠열로 많은 열을 흡수

  3. 응축과 순환

    증기가 응축되어 유체가 자연 순환

연구 활동

  • 전기차 배터리 절연유체 비등 냉각

    절연유체의 비등 열전달로 전기차 배터리를 냉각하는 기초 연구입니다. 수냉 방식보다 냉각 성능을 높이고 배터리 팩 전체의 온도를 고르게 유지하는 것이 목표입니다.

    인하대학교 · 2025
  • 메탈 폼 기반 비등 열전달 강화

    구리 폼의 기공 크기·두께·방향에 따른 비등 성능을 비교합니다. 임계열유속과 열전달계수를 함께 평가합니다.

    관련 논문 3편
  • 표면 방향별 임계열유속 의존성

    실리콘과 이산화규소 표면에서 방향과 기포 거동이 임계열유속에 미치는 영향을 분석합니다.

    관련 논문 1편
  • 기체·액체 유로 분리 액침 냉각

    비등할 때 생기는 기체와 액체의 유로를 분리해 기포 간섭을 줄이고 열전달 성능을 높이는 배터리 액침 냉각 특허 기술입니다.

    KR 10-2855737

열에너지 저장

축열재와 배관 사이의 열전달을 규명합니다.

모래와 용융염 등 다양한 축열 매체를 활용하는 열에너지 저장 시스템을 연구합니다. 매체와 운전 조건에 맞는 열전달·열교환 기술로 축열과 방열 성능을 높이고, 실험과 계통 해석으로 평가합니다.

모래 배터리의 열 회수관내 증발과 열전달을 분석해 증기 생산 조건을 평가합니다.
용융염 열저장저장한 열을 필요한 때 안정적으로 공급하는 방법을 연구합니다.

모래 배터리 · 장치와 계통 설계

열저장 시제품
열저장 시제품

축열조·배관·수조를 연결한 실험 장치

열교환 배관 형상
열교환 배관 형상

직관·U자관·나선관의 열 회수 특성 비교

열저장 계통 모델
열저장 계통 모델

MARS-KS로 배관과 계통의 응답 해석

축열조 온도 측정
축열조 온도 측정

위치와 시간에 따른 온도 변화

다른 축열 매체 · PCM과 용융염

PCM의 용융·응고와 용융염의 자연대류를 연구합니다. 모래 배터리와 별개의 실험·해석 자료입니다.

PCM 축열 시험부
PCM 축열 시험부

상변화물질과 열매체의 직접접촉 실험

용융염 자연대류 해석
용융염 자연대류 해석

축열·방열 과정의 온도장과 유동장

에너지 변환 과정

  1. 남는 재생에너지 전력

    태양광·풍력

  2. 열에너지로 저장

    고온 축열조

  3. 열을 전기로 변환

    열기관 사이클

  4. 데이터센터에 상시 공급

    24시간 안정 전력

연구 활동

  • 직접접촉 잠열 축열 시스템 개발

    상변화물질과 열매체의 직접접촉 열전달을 연구합니다. 충전·방전 중 용융과 응고를 실험으로 분석합니다.

    한국연구재단 · 2023–2025
  • 모래 배터리 기반 열에너지 저장

    모래를 고온 축열 매체로 활용하는 열저장 기술입니다. 축열과 증기 생산을 연결하는 시스템을 개발하고, 열전달과 열 회수 특성을 평가합니다.

    KR 10-2906225
  • 에너지 공정혁신 융합대학원

    디지털 기반 에너지 공정혁신 융합대학원에서 열저장 기술과 계통 해석 인력을 양성합니다.

    한국에너지기술평가원 · 2023–2027
  • 연구소기업 열에너지 저장 개발

    시제품 제작과 성능 시험으로 열에너지 저장 기술의 사업화 가능성을 검증합니다.

    과학기술정보통신부 · 2025

소형모듈원자로

유량과 압력의 진동이 시작되는 조건을 밝힙니다.

소형모듈원자로의 증기발생기와 자연순환 계통에서 이상유동 불안정성이 발생하는 조건을 연구합니다. 실험과 1차원 계통 해석으로 유량·압력의 진동이 열전달과 계통 안정성에 미치는 영향을 평가합니다.

SMR의 열수력 계통증기발생기에서 시작된 유동 변화가 계통에 미치는 영향을 연구합니다.
유로 사이의 유동 불안정성나란한 유로의 흐름이 서로 달라지고 진동하는 원인을 밝힙니다.

실험 계통과 유동 진동

이상유동 불안정성 실험 장치
이상유동 불안정성 실험 장치

가열·유동 조건에 따른 계통 응답 측정

열수력 실험 계통
열수력 실험 계통

시험부와 압력·온도·유량 계측의 연결

압력과 유량의 진동
압력과 유량의 진동

시간 지연과 유로 간 상호작용 분석

밀도파 진동
밀도파 진동

운전 조건에 따른 유량 진동 특성

현상에서 계통으로

  1. 비등 구간 확인

    증기발생기 2차측의 밀도·압력강하 변화

  2. 유동 진동 측정

    유량·압력·온도의 시간 지연과 상호작용

  3. 계통 응답 해석

    1D 코드로 운전 조건에 따른 안정성 평가

연구 활동

  • 노심 안전성 검증 및 다중고장 사고 대응

    강화된 기술기준에 맞춰 노심 안전성을 검증하고, 다중고장 사고에서 안전성을 높이는 기술을 개발합니다. 자연순환 냉각, 이상유동 불안정성, 사고 진행 시나리오 분석을 포함하는 장기 과제입니다.

    한국연구재단 · 2022–2029
  • 차세대 SMR 안전 강화 핵심 설계기술

    피동안전계통, 나선관 증기발생기, 격납용기 냉각을 연구할 전문 인력을 양성하는 국제 협력 사업입니다.

    한국에너지기술평가원 · 2024–2025
  • 격납용기 내 응축 열전달 연구

    증기·공기 혼합물에서 비응축성 기체가 응축 열전달과 기체 분포에 미치는 영향을 실험으로 분석합니다.

    관련 논문 3편
  • 원자로 외벽 냉각(ERVC) 해석

    고출력 원자로의 외벽 냉각 열수력을 수치해석하고, CFD 기반 자연순환 유량 추정법으로 ERVC 냉각 한계를 정량 평가했습니다.

    관련 논문 2편

연구 방법

실험 연구

이상유동 불안정성 · 풀 비등 열전달 · 유동 비등 열전달 · 열적 마진 시험 · 절연유체 · Leidenfrost 효과 · 젖음성 · 응축

전산 해석

원자력 안전 · NSK System · 코드 커플링 · OpenFOAM · MARS-KS · CUPID · GAMMA+ · ANSYS CFD · Fluent · STAR-CCM+

협력 기관

해외

NTNU · HZDR · UPC · Kyushu Univ.

연구기관

한국원자력연구원 · 한국에너지기술연구원

산업체

HD현대중공업 · 현대건설 · LG전자 · 빌더스게이트

대학

서울대학교 · 경희대학교