Hand carried ultrasound system 열 특성 검토 = (A) study on thermal characteristics for hand carried ultrasound system

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 초음파영상진단장치 중에서 최근 각광을 받고 있는 Hand Carried Ultrasound System에 대해서 새로운 방식으로 설계된 방열 시스템의 열 특성 검토를 통해 방열 시스템의 성능 평가 및 시스템의 수명 향상을 위한 열 부하 경감 설계 방안을 제안하고자 하였다.
HCU System은 이동성과 휴대성을 위해 컴팩트한 디자인으로 설계되었고, 이로 인해 내부 공간이 협소해져 Airflow가 나빠지게 되면서 열 신뢰성면에 취약한 구조를 가지게 되었다. 그래서 이를 해결하기 위하여 열원을 Module로 나누고 원격열교환기(Remote Heat Exchanger) 냉각 방식을 이용하는 방열 시스템을 채택하였다.
HCU System의 방열 시스템 검토를 하기 위해 시스템 수명에 직접적으로 연관성이 있는 2개의 모듈 냉각용 RHE Fan과 2개의 시스템 Fan들의 동작 유무에 따른 HCU system의 주요 부품들의 표면 온도를 측정하였다. 부품 표면 온도(TC)의 Derating rate를 약 20%로 적용 하였을 경우, 4개의 Fan들이 모두 정상 동작 하면 영상처리용 주요 부품들이 Derating 표면온도(TC) 기준을 만족하나, 비정상 동작 시 Derating 표면온도(TC) 기준을 초과 하는 것이 확인되었다. HCU System 및 4개 Fan들의 수명향상을 위해 Fan정격전압을 12 V에서 9 V로 Derating 시에도 주요부품들의 Derating 표면온도(TC) 기준을 만족하면서 약 1.4 ~ 1.8배의 수명 향상을 예상 할 수 있다.
그러므로 HCU System의 방열 시스템 적용 시에 현 설계된 구조를 채택하여 설계를 하고 본 연구에서 제시한 방안대로 Fan의 구동 전압을 낮추어 경감 설계를 한다면 HCU System의 수명향상을 기대할 수 있을 것으로 예상된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper intends to suggest a design to reduce the thermal load of a hand-carried ultrasound (HCU) system, with the aim of increasing the product life. To design ways to reduce the heat load, the surface temperatures of key parts of an HCU system were measured as the 4 system cooling Fans, which have a direct relation to the system life, were operated normally. When the derating rate of 80% was applied while the Fans of the HCU system were operated abnormally, it was observed that the key image processing parts exceeded the surface temperature (TC) with consideration to derating. Since the part surface temperature did not exceed the derated level when the regulated voltage was derated from 12V to 9V, it is expected to lower the operating voltage of the Fans to 9V to increase the Fan and HCU system lifetime between from 1.4 to 1.8 times.

목차 (Table of Contents)

• 제 목 차 례
• 국 문 요 지 i
• 기 호 설 명 ii
• 제 목 차 례 iii
• 표 차 례 v
• 그 림 차 례 vi
• 제 1 장 서 론
• 1.1 연구의 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구의 목표 및 내용 6
• 제 2 장 부하 경감 설계(Derating Design)
• 2.1 부하경감(Derating)의 이론 8
• 2.2 부하경감(Derating)의 정의 및 종류 10
• 2.3 열 부하경감(Thermal Derating) 12
• 제 3 장 Hand Carried Ultrasound System
• 3.1 HCU System의 구성 17
• 3.2 HCU System의 특징 20
• 3.3 HCU System의 방열 구조 23
• 3.4 온도 변화에 의한 초음파 영상 성능에 영향을 줄 수 있는
• 예상 인자 검토 28
• 제 4 장 Hand Carried Ultrasound System의 방열 특성 검토
• 4.1 시험계획 30
• 4.2 시험장치 및 시험방법 31
• 4.2.1 온도에 따른 TGC Amp Gain 변화 검토 31
• 4.2.2 RHE Fan과 System Fan의 동작유무에 따른 부품 표면온 도 검토 32
• 4.3 시험 결과 비교 분석 34
• 4.3.1 온도에 따른 TGC Amp Gain 변화 검토 결과 34
• 4.3.2 RHE Fan과 System Fan의 동작유무에 따른 부품 표면온도 검토 결과 38
• 4.3.2.1 Case 1과 Case 2의 측정 결과 및 비교 분석 40
• 4.3.2.2 Case 1과 Case 3의 측정 결과 및 비교 분석 41
• 4.3.2.3 Case 1과 Case 4의 측정 결과 및 비교 분석 42
• 제 5 장 HCU System의 수명 향상 방안
• 5.1 방열 시스템 평가 44
• 5.2 HCU System의 수명 향상 방안 45
• 제 6 장 결 론 49
• 참고 문헌 50
• ABSTRACT 52