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가이드 베인 기반의 고효율 냉각 시스템 개발

요약 기계와 전자 장치의 과열 문제를 해결하기 위해 나선형 코일 튜브와 가이드 베인을 통한 새로운 냉각 시스템이 개발되었습니다. 이 시스템은 냉각수의 흐름을 최적화하여 열 전달을 극대화하고, 다양한 냉각 요구에 맞춰 열전달 속도를 조정할 수 있습니다. 공간 제약이 큰 환경에서도 효율적인 냉각이 가능하여, 컴퓨팅 하드웨어, 전력 변환 장치, 자동차 엔진 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있습니다. 이로 인해 장비의 수명 연장과 에너지 절약이 가능하며, 온실가스 감축에도 기여할 것으로 기대됩니다.

기본 정보

특허명: 가이드 베인이 구비된 냉각수 재킷
대표 발명자: 방민호 교수
출원번호: 10-2023-0156591

발명의 배경 및 필요성

냉각 기술의 발전과 현대적 도전

내연기관 발명 이후, 엔진 및 전동기의 발열 관리가 중요한 과제로 부상함
냉각 원리는 초기에 확립되었으나, 자동차 산업의 발전과 전기차 보급 확대로 냉각 시스템의 효율성과 복잡성이 증가함
전통적인 공랭식 및 수랭식 방식에 방한제를 첨가하는 액체 냉각 등 다양한 방법이 도입됨
현대 기계의 공간 제약과 불균등한 냉매 흐름으로 인한 비효율적 냉각과 에너지 손실 문제가 발생함

효율적인 냉각 시스템에 대한 증대된 수요

컴팩트하고 경량화된 효율적인 냉각 시스템에 대한 수요가 증가함
상태 변화 물질이나 고급 열 파이프 기술 등 새로운 냉각 기술이 필요함
전통적인 냉각 시스템의 한계를 극복하고, 효율성과 성능을 향상시킬 수 있는 기술 혁신이 필요함
비효율성을 개선하고 현대 기계의 발전된 요구사항을 충족시키기 위한 냉각 기술 개발이 중요함

구현방법

기술의 원리 및 구현

가이드 베인을 활용해 냉각수의 흐름을 조절하고, 나선형 코일 튜브를 통과하는 냉각수로 소용돌이와 난류를 생성하여 기계 내부의 열을 효과적으로 냉각함
주요 구성은 주 순환부, 냉각수 공급부, 배출부로 이루어져 있으며, 냉각 대상 주변에 냉각 채널을 형성함
메인 튜브는 나선형 구조로 설계되어 냉각 대상 주변을 냉각수가 순환하도록 하며, 가이드 베인은 내부에 설치되어 냉각수의 경로를 분리하고, 원심력에 수직으로 배치되어 순환을 돕게 됨
다중 베인 개념을 적용해 냉각 채널을 여러 경로로 나누고, 개방형 슬릿을 통해 이들 경로가 서로 연결되도록 설계하여 냉각 효율을 향상시킴
냉각 대상과 목적에 따라 냉각수의 경로, 크기, 종류 및 속도를 조정할 수 있음

기술의 장점

가이드 베인을 이용한 냉각수 흐름 제어로 냉각 효율을 극대화함
열전달 속도를 조정하여 다양한 냉각 요구에 부응함
공간 제약이 있는 엔진이나 전동기 등에 적용 가능해 냉각 공간 활용도를 높임
복잡한 흐름 패턴을 생성하여 열 교환 효율을 증대시킴

발명의 활용 방안

다양한 산업 분야에의 적용 가능성

이 발명은 기계나 전자 장치의 냉각 효율을 향상시키는 데 직접 사용될 수 있으며, 특히 공간 제약이 있는 환경에서 더 높은 냉각 효과를 제공함
컴퓨팅 하드웨어, 전력 변환 장치, 자동차 엔진 등 다양한 산업 분야에 적용되어 장치의 수명을 연장하고 에너지를 절약하여 경제적 비용을 절감함

발명의 기대 효과

기술 혁신과 시장 경쟁력

복잡한 경로를 따라 흐르는 냉각수와 Dean 와류 현상을 활용한 가이드 베인을 통해 기술적 혁신을 이루고 냉각 효과를 극대화함
제한된 공간에서도 우수한 냉각 성능을 제공함으로써 시장에서의 경쟁력을 강화할 수 있음

사회적 및 환경적 영향

장비의 과열을 방지하여 안전성을 향상시키고, 장기적으로 에너지 효율성을 증진시켜 온실가스 감축에 기여함

시장 동향

자동차 산업 시장 동향

기술 SWOT 분석

Strengths

냉각 효율 극대화

가이드 베인을 활용한 냉각수 흐름 제어로 냉각 효율을 극대화합니다.
열전달 속도 조정으로 다양한 냉각 요구에 부응합니다.
공간 제약이 있는 환경에도 적용 가능하여 냉각 공간 활용도를 높입니다.

기술 혁신과 시장 경쟁력

복잡한 경로와 Dean 와류 현상을 활용하여 기술적 혁신을 이루고 시장 경쟁력을 강화합니다.

Weaknesses

구조적 복잡성

다중 베인과 복잡한 흐름 패턴으로 인해 설계 및 제조 과정이 복잡할 수 있습니다.

유지보수의 어려움

나선형 코일 튜브와 다중 경로 구조로 인해 유지보수가 어려울 수 있습니다.

Opportunities

산업 분야의 확장

컴퓨팅 하드웨어, 전력 변환 장치, 자동차 엔진 등 다양한 산업 분야에 적용 가능합니다.

에너지 효율성 증진

장비의 수명 연장과 에너지 절약으로 경제적 비용을 절감하고 온실가스 감축에 기여할 수 있습니다.

Threats

기존 냉각 시스템과의 경쟁

시장에 이미 존재하는 전통적인 냉각 시스템과의 경쟁에서 밀릴 수 있습니다.

기술적 변화에 대한 적응

새로운 냉각 기술의 등장으로 지속적인 기술 개발과 업데이트가 필요합니다.

Summary

Strengths

냉각 효율을 극대화하고 다양한 냉각 요구에 부응하며, 기술 혁신을 통해 시장 경쟁력을 강화합니다.

Weaknesses

구조적 복잡성과 유지보수의 어려움이 존재합니다.

Opportunities

다양한 산업 분야로의 확장 가능성과 에너지 효율성 증진을 통한 경제적 이익이 기대됩니다.

Threats

기존 냉각 시스템과의 경쟁과 기술적 변화에 대한 적응이 필요합니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
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