CFD Analysis of ESS Air Cooling System for Small Naval Vessels

최근 소형 선박의 전기추진 확산으로 선박 내 에너지저장장치(ESS)의 열관리 중요성이 커지고 있다. 공랭식 냉각은 구조가 단순하고 유지보수가 용이하나, 제한된 공간과 내부 유로 설계에 따라 냉각 분포가 쉽게 불균일해진다. 본 연구에서는 4셀 ESS 모듈을 대상으로 상용 RANS 기반 CFD 해석을 수행하여 유입 위치(하단·측면)와 운전 조건(유속, 유입온도, 발열 수준)이 냉각 특성에 미치는 영향을 비교하였다. 해석 결과, 하단 유입은 평균 온도 저감과 분포 균일성에서 우수했으나 압력 강하가 상대적으로 컸으며, 측면 유입은 낮은 압력 강하를 보였으나 셀 간 온도 편차가 확대되었다. 유속 증가는 평균 및 최고 온도를 선형적으로 감소시켰으나 압력 강하는 증가시켰으며, 유입온도 변화는 상대 온도 분포에는 거의 영향을 주지 않았다. 발열량 변화는 평균 및 최고 온도 상승폭에 비례적으로 반영되었다. 또한 유선 및 등온선 분석을 통해 셀 간극 내 유동 침투 부족이 주요 병목임을 확인하였다. 이러한 결과는 운전 조건 조정을 통한 즉시적 온도 마진 확보 가능성과, 입구 위치에 따른 냉각 분포 특성을 정량적으로 제시함으로써 소형 선박용 ESS 공랭 설계의 기초 자료를 제공한다.