탄소나노튜브로 강화된 에폭시 복합재료의 기계적 물성과 열팽창 계수 측정

구민예(Min Ye Ku),김정현(Jung Hyun Kim),강희용(Hee Yong Kang),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.5

에폭시 수지에 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 초음파 처리와 전단혼합 방법으로 분산시켜 다중벽 탄소나노튜브로 강화된 에폭시 복합재료를 제조하였으며, 에폭시 수지 내 다중벽 탄소나노튜브의 분산 적정성을 판단하고 기계적 및 열적 물성을 고찰하였다. 충전재 분산에 대한 평가를 위해 정성적인 방법으로 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지를 사용하였고, 정량적인 판단을 위해 인장실험을 실시하였다. 또한, 열적 특성을 평가하기 위해 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 측정하였다. 주사전자현미경 사진 및 인장 강도와 영률(Young’s modulus)의 작은 편차를 통해서 다중벽 탄소나노튜브가 에폭시 수지 내에 적절히 분산되었음을 확인하였다. 충전재 함량에 따라 인장 강도와 영률이 증가함을 보였고 열팽창계수 측정에서는 열안정성 개선을 고찰하였다. By using shear mixing and ultrasonication, we fabricated specimens of well-dispersed multi-walled carbon nanotube composites. To confirm the proper dispersion of the filler, we used scanning electron microscopy images for quantitative evaluation and a tensile test for qualitative assessment. Furthermore, the coefficients of thermal expansion of several specimens having different filler contents were calculated from the measured thermal strains and temperatures of the specimens. Based on the microscopy images of the well-dispersed fillers and the small deviations in the measurements of the tensile strength and stiffness, we confirmed the proper dispersion of nanotubes in the epoxy. As the filler contents were increased, the values of tensile strength increased from 58.33 to 68.81 MPa, and those of stiffness increased from 2.93 to 3.27 GPa. At the same time, the coefficients of thermal expansion decreased. This implies better thermal stability of the specimen.

탄소나노튜브 복합재료의 기계적 물성과 열팽창 계수 측정

구민예(Min Ye Ku),김정현(Jung Hyun Kim),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

In this study, with using the shear mixing and ultrasonication we fabricated the specimens of well-dispersed multi-walled carbon nanotube composites. To confirm the proper dispersion of the filler we used the images of scanning electron microscope for the quantitative evaluation and the tensile test for the qualitative assessment. Also, the coefficients of thermal expansion of several specimens having varied filler contents were calculated from the measured thermal strains and temperatures of the specimens. Based on the microscope images of well dispersed fillers and the small deviations of measurements of tensile strength and stiffness, we confirmed the proper dispersion of nanotubes in the epoxy. As the filler contents were raised, values of tensile strength increased from 58.33 to 68.81 ㎫, and those of stiffness increased from 2.93 to 3.27 ㎬. The case of 0.6 wt% filler content has the highest tensile strength. While, the coefficients of thermal expansion were lowered as the filler contents were raised. That means the better thermal stability of the specimen.

열원의 대칭 배열에 따른 압출형 히트싱크의 방열성능 연구

구민예(Min Ye Ku),신헌충(Hon Chung Shin),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.2

본 연구는 실험적인 방법과 열유동 해석 방법을 사용하여 대용량 압출형 히트싱크의 방열성능에 미치는 열원 대칭배열의 영향을 고찰하고, 이를 바탕으로 제조원가가 낮은 고효율의 히트싱크를 제안하고자 한다. 실험결과를 통해서 유사한 유효 유동단면적을 가지는 경우에 히트싱크의 전열면적이 방열성능에 큰 영향을 줌을 확인할 수 있었으며, 히트싱크의 양면 모두를 이용하는 방열이 훨씬 효과적인 방열이 가능함을 알 수 있었다. 또한, 대칭으로 열원을 배치한 경우가 비대칭 배치보다 효율적으로 방열됨을 알 수 있었다. 해석연구의 결과를 통해서는 실험결과와 정성적으로는 유사한 경향을 확인할 수 있었으며, 실험연구에서 확인하지 못한 질량유량별 및 투입열량별 추이, 단면과 양면 사용의 정량적 비교 등이 가능하였다. In this study we investigated the effects of symmetrically arranged heat sources on the heat release performances of extruded-type heat sinks through experiments and thermal fluid simulations. Also, based on the results we suggested a high-efficiency and cost-effective heat sink for a solar inverter cooling system. In this parametric study, the temperatures between heaters on the base plate and the heat release rates were investigated with respect to the arrangements of heat sources and amounts of heat input. Based on the results we believe that the use of both sides of the heat sink is the preferred method for releasing the heat from the heat source to the ambient environment rather than the use of a single side of the heat sink. Also from the results, it is believed that the symmetric arrangement of the heat sources is recommended to achieve a higher rate of heat transfer. From the results of the thermal fluid simulation, it was possible to confirm the qualitative agreement with the experimental results. Finally, quantitative comparison with respect to mass flow rates, heat inputs, and arrangements of the heat source was also performed.

산업용 인버터 방열 시스템의 방열성능 계산

구민예(Min Ye Ku),김정현(Jung Hyun Kim),김쾌만(Que Man Kim),이성기(Sung-Ki Lee),강희용(Hee Yong Kang),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

In this numerical study, we investigated the performance of heat sink used in the inverter of industrial generator. The heat release performance was evaluated with heat input from the heat source, air flowrate of the fan, and ambient air temperature. We set the standard condition on the basis of regular power consumption of chips in the inverter as a 100% heat input, an actual operating flowrate of the fans, ambient air temperature of 298K, and 6 ㎜ spacing between fins. Heat inputs to the heat sink were varied from 100 to 50 % of standard condition. But the portion of heat release thru the heat sink, 89.8%, remains almost the same for the three cases, 100, 75, 50% heat inputs. The other 10.2% of heat was release to ambient thru the natural convection and radiation transfer. While, we changed the air flowrate to the heat sink as 75, 100, and 125%, and the portions of heat release thru the heat sink were 87.7, 89.8, and 91.2%, respectively. Also, the temperature of air flow into the heat sink was varied. In case of 293K, the heat release portion was almost same as that of the standard case, 298K. But the case of 303K, 5K higher than the standard condition, the portion of heat release thru the heat sink was 4% lower than that of standard condition.

에폭시 복합재료의 강화에 사용된 탄소나노튜브의 분산 개선에 미친 전단혼합의 영향

구민예(Ku, Min Ye),이교우(Lee, Gyo Woo) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.10

본 연구는 전단혼합과 초음파 처리를 통해 충전재의 분산을 증대시켜 복합재료 시편을 만들고, 분산의 적정 성을 판단하기 위해서 주사전자현미경 이미지를 이용하며, 인장실험을 통해 기계적 물성치를 측정하고 고찰하였다. 초음파 처리와 전단혼합 시간 증가를 통해서 개선된 공정으로 만들어진 시편의 경우, 충전재 분산에 대한 정성적인 평가인 SEM 이미지와 정량적인 평가인 인장시험 데이터의 상호 보완을 통해 충전재의 복합재료 수지 내에서의 적절 한 분산 여부를 판단할 수 있었다. 인장강도의 측정 결과에서는 충전재가 함유된 모든 시편이 Pure Epoxy 시편 보다 높은 인장 강도를 보였는데, 충전재 0.6wt%에서 가장 높은 인장강도 값을 나타냈다. 0.9wt%와 1.2wt% 시편은 Pure Epoxy 시편보다는 인장강도가 증가하였지만 0.6wt% 시편보다 작은 값을 보였다. 인장강성 측정 결과는 충전재의 함 유량이 높아질수록 증가하는 결과를 보였다. In this article, the effects of shear mixing on the dispersion improvement of the carbon nanotube fillers in epoxy composites were studied. Through the scanning electron microscope images showing the quantitative results and the tensile tests giving the qualitative data, we can see the dispersion improvement of the fillers. The composite specimen containing 0.6 wt% fillers shows the biggest value of tensile strength. For the tensile stiffness, the specimens containing more filler have the larger values of tensile stiffness.

산업용 인버터에 사용되는 압입식 및 압출식 히트싱크의 방열 성능 평가

김정현(Kim J.H.),구민예(Ku, Min Ye),이교우(Lee, Gyo Woo) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.2

본 실험에서는 산업용 발전 설비에 사용되는 인버터 내부의 압입형과 압출형 두 종류 히트싱크의 방열 성능 을 평가하였다. 실험에 사용된 압입형 히트싱크는 62개의 핀을 가지고 있고, 압출형은 38개의 핀을 가지고 있으며 두 히트싱크의 외형의 크기는 같다. 반면 압출형 히트싱크는 핀의 표면에 반경 1mm의 곡률을 주어 전열면적을 압입형 과 같게 하였다. 결과적으로 압입형과 압출형 히트싱크는 전체 입력열량에 대해 각각 70.7%, 63.8%를 방열하였다. 입 력열량 중 나머지는 자연대류 및 복사를 통해 외부로 방열되었다. 압출형 히트싱크는 단순히 핀의 개수로 보면 압입 형 히트싱크보다 40% 감소했지만, 방열양은 6.9% 만 감소하였다. 이는 표면 곡률을 통한 유효 전열면적의 증가와 압 출형 히트싱크의 상대적으로 우수한 전열특성의 효과로 판단하였다. In this experiment, we investigated the performance of two types of heat sink, swaged- and extruded-type, used in the inverter of industrial electricity generator. The swaged-type heat sink has 62 fins, and the extruded-type has 38 fins having the same dimension as that of the swaged-type. But the extruded-type heat sink maintains the same heat transfer area by the laterally waved surface which has 1 mm in radius. As a result, the swaged- and extruded-type heat sinks released 70.7% and 63.8% of the heat incoming to the heat sink, respectively. The other incoming heat were naturally convected and radiated to the ambient. In spite of 40% decrease in number of fins, the heat release performance of the extruded-type heat sink was lowered only 6.9% than that of the swaged-type. We believe that, this shows the increment of effective heat transfer area by the laterally waved surface of fins and the better heat transfer property of the extruded-type heat sink.

산업용 인버터에 사용되는 압입식 및 압출식 히트싱크의 방열 성능 평가

김정현(Jung Hyun Kim),구민예(Min Ye Ku),김쾌만(Que Man Kim),이성기(Sung-Ki Lee),강희용(Hee Yong Kang),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

In this experiment, we investigated the performance of two types of heat sink, swaged- and extruded-type, used in the inverter of industrial electricity generator. The swaged-type heat sink has 62 fins, and the extruded-type has 38 fins having the same dimension as those of swaged-type. But the extruded-type heat sink maintains the same heat transfer area thru the waved surface which has 1 ㎜ in radius. As a result, the swaged- and extruded-type heat sinks released 70.7% and 63.8% of the heat incoming to the heat sink, respectively. The other incoming heat were naturally convected and radiated to the ambient. In spite of 40% decrease in number of fins, the heat release performance of the extruded-type heat sink was lowered only 6.9% than that of the swaged-type. We believe that, this shows the increment of effective heat transfer area thru the waved surface of fins and the better heat transfer property of the extruded-type heat sink.

태양광 발전용 인버터 방열에 사용되는 히트싱크의 방열 성능 평가

김정현(Jung Hyun Kim),구민예(Min Ye Ku),조휴상(Hyu Sang Jo),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.5