해군 운용함정 장비제어판넬 내부 냉각장치 개발 및 유동특성 분석
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발행연도
2020
작성언어
-주제어
KDC
300
자료형태
학술저널
수록면
83-83(1쪽)
제공처
하절기 및 적도지방 파병 간 발생하고 있는 해군 운용함정(DDH-II급)의 디젤엔진룸 내부온도 상승에 따라, 디젤엔진룸 내부에 설치된 장비제어판넬의 고온경보, 셧다운 현상의 발생빈도가 증가하고 있으며, 현상개선을 위하여 국방 기술품질원 함정센터와 해군 군수사 함정기술연구소간 공동연구를 수행하였다.
장비제어판넬 고온경보 및 셧다운 발생현상 개선을 위하여 펠티어 소자를 이용한 열전소자 냉각장치를 통해 장비제어판넬의 온도상승을 억제할 수 있을 것으로 보고, 관련자료 수집과 냉각용량 계산/추정을 통해 장치를 제작하였다.
제작된 장비를 함에·재하기 전 사전시험과 장비제어판넬 및 디젤엔진룸 열 유동해석을 수행하여 성능을 예측하였고, 함정·재 후 시운전을 통하여 장비제어판넬 내부 온도감소 성능을 확인하였다.
열전소자 냉각장치를 고온챔버 내 실험용 장비제어판넬에 설치하여 사전시험을 수행한 결과, 장비제어판넬 내부온도를 약 10 °C 감소시켜 고온억제효과가 뛰어난 것으로 나타났다. 또 3D 모델링 후 ANSYS Fluent를 이용한 열 유동해석을 수행한 결과, 사전시험결과와 매우 흡사한 결과를 도출하였으며 이를 바탕으로 열 유동특성을 분석하였다.
장비제어판넬 내부 열 유동특성 분석결과, 장비제어판넬 내부에서 Power supply(Heat source)를 장비제어판넬 하부에, 열전소자 냉각장치를 상부에 설치하면 온도대류현상을 유도하여 열 순환을 원활하게 하여 냉각효과를 극대화할 수 있을 것으로 생각되었다. 또 내부 전기/전자기기의 배치를 조절하여 고온의 공기가 순환되지 않고 정체되는 Dead zone을 줄일 수 있을 것으로 판단되며, 저발열 Fan pack 설치하면 와류를 발생시켜 효율적인 냉각이 이루어질 것으로 보인다.
디젤엔진룸 내부 열 유동특성 분석결과, 디젤엔진룸의 통풍관 토출구 하부가 가장 온도가 낮았으며, 이 부근에 판넬을 배치하여 온도상승을 억제하는 것이 효율적일 것으로 판단하였다. 디젤엔진룸은 상하부의 온도차가 최대 10 °C이상 발생하였으며 Fan 설치를 통해 상하부의 공기순환을 원활하게 하면 룸 내부의 평균온도를 감소시킬 수 있을 것으로 보인다.
이후 열전소자 냉각장치를 운용함정(○○○함) 디젤엔진룸 장비제어판넬에 설치하여 파병기간 중 작동한 결과, 장비제어판넬 내부 온도를 45 °C 이하로 유지하여 고온경보 및 셧다운 현상이 발생하지 않았으며 뛰어난 고온억제효과를 가지는 것을 확인하였다.
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