Analysis of Heat Emission of High Power LED Heat Resistance in Onboard Environments

본 연구에서는 선상 환경에서 사용되는 고출력 LED 조명 모듈의 열 방출 성능을 개선하기 위해 딤플 형상을 적용한 방열판을 제안하고, 기본 방열판과의 성능 차이를 수치해석으로 비교하였다. ANSYS FLUENT를 활용하여 비압축성 난류 유동과 열전달을 정상상태 조건에서 해석하였으며, LED 모듈 소비전력 25 W, 입구 유속 1~3 m/s, 주변 온도 25 ℃를 조건으로 설정하였다. 방열판 외벽에는 직경 2.0~4.0 mm의 딤플을 0.5 mm 간격으로 변화시켜 형상 영향을 평가하였다. 자연대류 조건에서는 딤플 적용에 따른 온도 분포 차이가 거의 나타나지 않았으나, 유속이 증가하면 딤플 형상이 표면 근처 유동을 교란하여 평균 온도가 최대 약 7 ℃ 감소하였다. 특히 직경 3 mm 딤플 방열판은 모든 레이놀즈 수 범위에서 가장 낮은 평균 온도와 큰 온도 차이를 보여 우수한 열 방출 성능을 확인하였다. 이러한 결과는 선박용 LED 시스템에서 딤플 방열판이 효과적인 열 관리 방안이 될 수 있으며, 외기 유동이 큰 해상 환경에서 그 적용 효과가 더욱 크게 발현될 가능성을 시사한다.