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Research · 05

적층 기반 열교환기 설계

Additively Manufactured Heat Exchanger Design

3D 프린팅으로만 만들 수 있는 유로 형상을 써서, 더 작으면서 열은 더 잘 옮기는 열교환기를 설계합니다.

HOTCOLD개념도

카드의 그림은 개념도입니다.

측정 결과 — 직접 돌려 보세요

그림 · 김진수

끌어서 돌려 보세요.

자기공명 유속계(MRV)로 잰 자이로이드 내부의 3차원 속도장입니다. 개념도가 아니라 실제 측정 결과입니다 (Re = 2360).

유선 401 개는 잰 속도장을 한 복셀 정도로 평활한 뒤 적분한 것입니다.

열교환기의 성능은 유체가 지나는 길의 모양이 좌우합니다. 지금까지는 얇은 판을 쌓거나 관을 묶는 방식이어서 만들 수 있는 형상이 기계 가공의 한계 안에 갇혀 있었습니다. 적층제조(3D 프린팅)를 쓰면 깎아서는 만들 수 없는 곡면 유로를 한 덩어리로 찍어낼 수 있습니다.

본 연구실은 삼중 주기 최소곡면(TPMS)처럼 부피에 비해 전열 면적이 큰 구조를 대상으로, 전산유체해석으로 압력손실과 전열 성능 사이의 균형점을 찾습니다. 동시에 그 형상이 실제 적층 공정으로 만들 수 있는지, 만든 뒤 내부를 검사할 수 있는지를 함께 따집니다. 소형모듈원자로의 좁은 공간에 들어갈 열교환기가 목표입니다.

주요 연구 내용

  • 01TPMS 유로 형상에 따른 압력손실–전열 성능 트레이드오프 해석
  • 02적층 공정으로 실제 구현 가능한 유로 형상의 범위 검토
  • 03SMR 일체형 배치에 맞춘 소형화 설계