Thermal Performance Evaluation of Phase Change in an L-shaped Geothermal Thermosyphon

Two-phase closed thermosyphon(TPCT)은 외부 전력 공급 없이도 안정적이고 우수한 열전달 성능을 발휘하는 장치로 주목받고 있다. 본 연구에서는 도로 결빙 방지를 목적으로 L형 지열 TPCT의 상변화 열전달 특성을 정량적으로 평가하기 위해 volume of fluid(VOF) 기반 수치해석을 수행하였다. 이를 위해 질량 보존 조건에 따라 상변화 모델의 경험 상수를 mass-balance를 기반으로 동적으로 갱신하는 모델을 제안하고, L형 TPCT에 적용하였다. 또한 실험 결과와의 비교를 통해 모델의 정합성과 예측 정확도를 검증하였다. 해석 결과, mass-balance 기반 모델은 충진율 유지, 벽면 온도 재현성, 열저항 예측 등 모든 측면에서 실험 결과에 가장 근접한 성능을 보였으며, 기존 고정 계수 모델 대비 수치적 신뢰성이 크게 향상되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 도로 제설용 TPCT 시스템의 해석 신뢰도를 높이고 설계최적화에 기여할 수 있는 상변화 모델링 개선 방향을 제시한다.