압력제어식 루프 히트 파이프(Loop Heat Pipe, LHP)는 기존의 열전달 장치와 달리, 작동유체의 증발 및 응축 과정을 이용하여 고속·정밀한 온도제어가 가능한 첨단 기술입니다. 본 연구실에서는 보상실(Compensation Chamber)의 압력을 정밀하게 제어함으로써, 증발기 내의 포화 증기 온도를 원하는 값으로 신속하게 조절할 수 있는 공압식 온도제어(Pneumatic Temperature Control) 기술을 개발하고 있습니다. 이 기술은 기존의 전통적인 온도제어 방식에 비해 응답 속도가 빠르고, 온도 안정성이 뛰어나며, 예측 가능한 제어가 가능하다는 장점이 있습니다. 특히, 본 연구실은 기계 구동식 가스 압력제어기(Mechanically Driven Gas Pressure Controller, MDGPC)와 같은 첨단 장비를 활용하여, 밀폐형 공압회로 내에서 1 Pa 수준의 압력 안정성과 10 Pa의 해상도를 달성하였습니다. 이를 통해 ±0.01°C 이내의 온도 안정성을 확보하였으며, 외부 환경 변화나 부하 변동에도 신속하고 안정적으로 온도를 제어할 수 있음을 실험적으로 입증하였습니다. 또한, Clapeyron-Clausius 근사를 활용한 열역학적 모델링을 통해 온도 변화의 예측 정확도를 높였습니다. 이러한 초정밀 온도제어 기술은 반도체, 정밀 계측, 전자기기 냉각, 표준 온도계 교정 등 다양한 산업 및 과학 분야에 적용될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 더욱 고도화된 압력제어식 온도제어 시스템 개발과 실시간 온도 균일도 향상, 대형화 및 고온 환경 적용 등 다양한 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.

피동형 2상 열전달 기술은 루프 히트 파이프, 히트 파이프, 서모사이폰, 베이퍼 챔버 등 다양한 열전달 소자를 활용하여, 고열유속 환경에서의 열수송 및 열확산을 극대화하는 핵심 기술입니다. 본 연구실에서는 초열전도체(Super Heat Conductor) 기반의 열확산기(Heat Spreader)와 플랫 증발기 구조의 유연 루프 히트 파이프(Flat-Evaporator Flexible Loop Heat Pipe, FEFLHP) 등 다양한 형태의 열전달 소자를 개발하고 있습니다. 이들 소자는 전력반도체, 전기자동차, 고성능 전자기기 등에서 발생하는 대량의 열을 효과적으로 분산시키고, 온도 균일성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히, 본 연구실은 100 mm × 100 mm × 3~5 mm 크기의 초박형 열확산기와, 2 m 길이의 플랫 증발기 루프 히트 파이프를 설계·제작하여, 실제 전기자동차 및 전력반도체 모듈의 열관리 시스템에 적용하고 있습니다. 실험 및 열화상 측정을 통해, 기존 구리판 대비 월등한 열확산 성능과 온도 균일도를 확인하였으며, 다양한 작동유체(예: 물-에탄올 혼합물, 알칼리 금속 등)를 적용하여 저온부터 고온까지 폭넓은 운전 조건에서의 신뢰성을 확보하였습니다. 이러한 피동형 2상 열전달 기반 초열전도체 및 열확산 기술은, 고집적 전자기기, 전기자동차, 반도체 제조장비, 우주항공 등 고열유속 및 고온 환경에서의 열관리 문제를 혁신적으로 해결할 수 있는 핵심 솔루션으로 주목받고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소재, 구조, 작동유체 등 다양한 측면에서 기술 고도화와 실용화 연구를 지속적으로 추진할 예정입니다.

정밀 열제어 및 열측정 실험실은 온도 측정의 국제 표준(ITS-90) 실현 및 산업 현장 적용을 위한 초정밀 온도측정(정밀 Thermometry) 기술 개발에 주력하고 있습니다. 본 연구실은 금속 고정점(예: 주석, 아연, 은 등)의 융해 및 응고 온도를 이용한 표준 온도계 교정, 고속 저항 온도계, 적외선 온도센서, 열화상 카메라 등 다양한 온도계의 정밀도 및 신뢰성 평가를 수행하고 있습니다. 특히, 열펄스 기반 용융법(Heat Pulse-Based Melting)을 활용하여 고순도 금속의 액상선 온도(Liquidus Temperature)를 정밀하게 결정하고, 불순물 효과 보정, 열역학적 모델링, 실시간 온도장 측정 등 다양한 연구를 진행 중입니다. 또한, 비접촉식 온도측정기술(적외선 센서, 열화상 카메라 등)과 접촉식 온도측정기술(고정점 온도계, 저항 온도계 등)을 융합하여, 산업 현장 및 의료 분야에서 요구되는 고정밀·고신뢰성 온도측정 솔루션을 제공하고 있습니다. 이러한 초정밀 온도측정 및 열물리량 계측기술은 반도체, 에너지, 바이오, 우주항공, 정밀 제조 등 다양한 첨단 산업에서 품질 관리, 공정 최적화, 신뢰성 평가 등에 필수적으로 활용되고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 국제 표준과 산업 현장 간의 기술 격차를 해소하고, 차세대 정밀 계측기술의 선도적 역할을 수행할 계획입니다.