히트파이프는 이미 선진 외국에선 활성화돼 있는 첨단기기로 국내에서도 노트북 컴퓨터의 냉각을 위해 100% 사용되는 것을 비롯해 폐열회수 등 가열이 필요한 곳을 위주로 사용이 급속히 증가하고 있다.
또한 히트파이프를 이용한 히트싱크가 노트북 컴퓨터, PCS중계기, 지하철 등의 인버터 냉각 등의 분야에서도 사용이 확대되고 있다.
히트파이프는 잠열에 의해 열을 수송해 금속류에 비해 빠른 시간에 많은 열량을 축방향으로 전달할 수 있는 고성능 열전달 기기로 그동안 국내에선 히트파이프가 최첨단 하이테크놀로지인데 비해 영세사업자가 조립을 판매하는 수준에 머물러 소비자의 신뢰를 잃고 이에따라 투자가 이뤄지지 않는 악순환이 이뤄져 왔다. 그러나 최근 미국의 써머코가 국내에 회사를 설립하는 등 외국업체가 진출하고 우수한 기술을 보유한 국내 벤처회사가 속속 생기는 등 성능이 크게 향상돼 국외로 수출도 이뤄지는 등 국내업체의 기술도 급속도로 향상되고 있다.
히트파이프는 대표적인 소량다품종업종으로 부가가치가 높고 사용범위가 넓어지는 등 향후 사업성도 뛰어나다는 분석이다.
에너지기술연구원의 이영수 박사는 “히트파이프는 전세계적으로 열회수 및 에너지절감기기로 각광받는 기기”라며 “최근 국내업체들의 기술 및 성능이 좋아지는 등 향후 그 응용범위와 사용량이 크게 확대될 것이다”고 말했다.
▲히트파이프의 장점
히트파이프를 폐열회수기로 사용향 경우 10∼15%의 열회수가 추가로 가능해 에너지절감효과도 뛰어나며, 기존회수기보다 콤팩트해 공간활용성도 좋다.
열싸이펀의 경우는 경사각의 변화에 의해 자체 열저항이 변화해 경사각만을 변화시켜도 전달되는 열유속을 제어할 수 있으며, 구조가 간단하고 경량이고 유지 및 보수에 비용이 거의 들지 않고 한쪽 방향으로만 열을 전달할 수 있으므로 열다이오드의 역할도 할 수 있다.
또한 히트파이프는 자체가 응답성이 좋고 구조가 간단하며, 전열성도 뛰어나 산업체에서 응용 범위는 점차 넓어지고 있으며, 특히 고발열 제품의 운전 중 성능유지 및 에너지절감을 위해서 각광받고 있다.
▲ 응용범위
현재 인공위성으로부터 폐열회수용 열교환기, 전기장치 전자소자의 냉각, 음향기기의 냉각, 태양열과 지열의 유효이용, 플라스틱 금형의 냉각, 공작기계의 주축냉각, 포장기계, 주방기기, 전력케이블의 냉각, 엔진 및 브레이크의 냉각 등 응용범위가 광범위하게 발전하는 중이다.
항공우주 분야에선 인공위성에 필요한 다이오드, 복사판넬 냉각 등에 응용되고 있다.
열교환기 분야에서도 각광받고 있는데 히트파이프를 이용한 열교환기는 작고 경량인 폐열 회수 시스템으로서 동력원이 필요하지 않으며 열교환기를 지날 때 유체의 압력 손실이 적고 기존의 장치에 부가해 설치하기가 쉽다.
히트파이프를 이용한 열교환기는 빌딩, 공장 등의 폐열회수, 가열공정에서의 고효율 에너지 변환 및 이송, 공기조화 및 냉동장치 등에서 활용되고 있는데 제철공장, 정유소 등 중화학 플랜트의 가열로, 고온 공기로, 보일러, 공기예열기 등의 배열을 이용해 산업용 폐열의 30∼50%를 회수할 수 있으며 연료절감률은 5∼10%에 이르고 초기투자에 대한 회수기간이 1∼3년 정도로 매우 짧다.
전기·전자 제품의 냉각장치에도 응용되고 있는데 데스크탑PC, 노트북 등에서 발생하는 열의 효과적인 방출에 이용되고 있으며, 검류기, 트렌지스터, 엠프, 고집적 반도체 팩키지, 전기모터의 로터, 지하에 매설된 고용량의 전기 케이블의 냉각에도 사용된다.
자동차 산업분야에서는 전열면이 등온표면을 가진다는 장점을 이용해 엔진효율을 증가시키기 위해 사용되며, 디스크 브레이크 패드의 수명 연장을 위해서도 채용되고 있다.
가장 최근에는 극저온의 히트파이프를 이용한 의료행위 등 인간의 건강을 위한 장치와 지반의 해빙을 일으키는 열을 지상으로 방출하는 등 지반 안정화에도 이용된다.
또한 최근 각종 기기의 콤팩트화에 편싱해 노트북 PC에서 휴대용 기기의 필수적인 조건인 내장배터리의 수명연장 및 소음저감의 필요조건으로 히트파이프를 이용한 히트싱크가 각광받고 있는데 이는 반도체에서 발열되는 열을 히트파이프로써 열에 민간함 회로기관 및 소자에 멀리 떨어진 곳으로 이송시켜 휜이 북착된 히트파이프의 응축부에 자연대류 및 소형 팬으로 강제공랭 시키는 방식이다.
히트파이프를 이용해 자동차 라디에이터 및 일반 건물 실내용 라디에이터에 적용할 수 있는데 기존의 전열기와는 다른 히트파이프를 이용, 작동초기 예열시간 단축으로 난방비 절약효과와 열선 내장으로 화재, 화상의 위험이 줄고, 온도제어로 인한 안전성 향상을 도모할 수 있다.
<서민규 기자>
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