열전달 기반 전자·에너지 장치 열관리 설계 및 데이터 기반 최적화

Thermal management design for electronic/energy systems and data-driven optimization

연구 내용

히트파이프와 직접 액체 냉각을 포함한 열전달 시스템을 CFD와 수치모델로 평가하고, Physics-informed neural network 및 디지털 트윈 기법으로 열-에너지 거동을 추적하며 다목적 최적 설계를 수행하는 연구

전자장비와 에너지 저장 장치의 열적 안전성을 확보하기 위해 열전달 시스템을 모델링하고 설계 변수를 정량적으로 평가합니다. Simulink 기반 열 평가와 CFD 기반 열확산·열저항 해석을 결합하여 히트파이프 보조 수동 냉각, 평판형 열전달 소자의 유효 열전도 특성, 2U 서버 직접 액체 냉각 성능을 예측합니다. 또한 Physics-informed neural network 기반 추론을 적용해 실시간 에너지 상태를 추적하고, wickless thermal ground plane의 다목적 최적화 문제를 해석해 설계 파라미터의 변동에 따른 성능 민감도를 반영합니다. 이를 통해 열관리 설계의 재현성과 최적화 효율을 함께 높이는 차별성을 확보합니다.

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연구 흐름

초기에는 열발생이 큰 리튬이온 배터리팩을 대상으로 히트파이프 보조 수동 냉각의 열평가 체계를 구성하고, 제어·열부하 변화를 Simulink로 추적하는 연구를 수행했습니다. 이후 평판형 히트파이프와 vapor chamber의 퍼짐 열저항과 유효 열전도 거동을 CFD 다중 케이스로 분석해 설계 가이드를 도출했습니다. 이어서 직접 액체 냉각을 사용하는 2U 서버의 냉각 성능을 Nusselt 수 및 유동 손실 관점에서 정리하며 상관관계 기반 설계를 확장했습니다. 최근에는 Physics-informed neural network와 다목적 최적화를 적용해 열-에너지 상태 추적과 열전도 구조의 설계 최적화를 통합하는 방향으로 연구를 진행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

배터리팩 열관리 시스템 설계
데이터센터 직접 액체냉각 열해석
평판형 히트파이프 유효 열전도 예측
열저항 기반 열확산 구조 설계
서버 냉각 성능-유동손실 동시 평가
열관리 디지털 트윈 구축
다목적 열성능 최적화 프레임
전자장비 열안전성 검증 모델
액체냉각 설계 자동화
열전달 기반 설계 민감도 분석