KR102585325B1 - Cooling structure using phase change material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상 변화 물질을 이용한 이동식 냉각 구조물에 관한 것으로, 복수의 단위 수용 프레임을 포함하는 지지 구조체; 상기 복수의 단위 수용 프레임의 각각에 삽입되며, 고체 상태에서 액체 상태로의 상 변화(phase change)를 통해 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 복수의 상 변화 블록; 상기 복수의 단위 수용 프레임의 각각에 장착되어, 상기 복수의 상 변화 블록을 냉각시키는 복수의 냉각 팬; 및 상기 지지 구조체의 일 영역에 배치되어, 상기 복수의 냉각 팬을 구동하기 위한 전력을 제공하는 배터리를 포함한다.The present invention relates to a mobile cooling structure using a phase change material, comprising: a support structure including a plurality of unit accommodation frames; a plurality of phase change blocks inserted into each of the plurality of unit accommodation frames and absorbing internal heat of the target space through a phase change from a solid state to a liquid state; a plurality of cooling fans mounted on each of the plurality of unit accommodation frames to cool the plurality of phase change blocks; and a battery disposed in one area of the support structure and providing power to drive the plurality of cooling fans.

Description

상 변화 물질을 활용한 냉각 구조물{COOLING STRUCTURE USING PHASE CHANGE MATERIAL}Cooling structure using phase change materials {COOLING STRUCTURE USING PHASE CHANGE MATERIAL}

본 발명은 냉각 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상 변화 물질을 이용한 냉각 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to cooling structures, and more particularly, to cooling structures using phase change materials.

냉각 계통은 전력이 요구되는 능동 냉각 계통과 전력이 요구되지 않는 피동 냉각 계통으로 분류된다. 후쿠시마 원전 사고 이후로 피동 냉각 계통에 대한 관심이 점점 증가하고 있다.Cooling systems are classified into active cooling systems that require power and passive cooling systems that do not require power. Since the Fukushima nuclear accident, interest in passive cooling systems has been increasing.

원자력 발전소와 같이 비상 상황에서 작동을 중지한 이후에도 지속적으로 열 관리가 필요한 시설들이 있다. 이러한 열 관리가 필요한 시설들 중 서버실과 같이, 많은 열을 발생하는 장치들이 있다면 이를 냉각시켜줄 수 있는 냉각 장치가 필요하다. Some facilities, such as nuclear power plants, require continuous thermal management even after they are shut down in an emergency situation. Among facilities that require thermal management, if there are devices that generate a lot of heat, such as a server room, a cooling device that can cool them is required.

그런데, 비상 발전기나 배터리와 같이 한정된 용량으로 전력을 공급해야 하는 경우, 냉각 장치와 같이 전력 소모가 큰 장비를 가동한다면 중요한 전산장비의 사용 시간이 줄어든다. 더욱이, 능동 냉각 장치에 이상이 생긴다면 전산장비의 열을 식혀줄 수 없어 전산장비마저 사용이 어려워진다. 따라서, 많은 열을 발생하는 장치들이 존재하는 공간을 위한 피동 냉각 계통의 필요성이 대두된다.However, when power must be supplied with limited capacity, such as an emergency generator or battery, or when equipment with high power consumption, such as a cooling device, is operated, the use time of important computing equipment is reduced. Moreover, if there is a problem with the active cooling device, the heat of the computer equipment cannot be cooled, making it difficult to use the computer equipment. Accordingly, there is a need for a passive cooling system for spaces where devices that generate a lot of heat exist.

원자력 발전소와 같이 안전에 대한 요구조건이 높은 시설에서는 사고 상황에서도 서버실과 같은 중요 시설의 냉각이 필수적이다. 기존의 능동 냉각 계통보다 안전성을 더 높이기 위해서는 전력이 끊긴 상황에서도 작동하는 피동 냉각 계통이 필요하다.In facilities with high safety requirements, such as nuclear power plants, cooling of critical facilities such as server rooms is essential even in accident situations. To further increase safety over existing active cooling systems, a passive cooling system that operates even when power is lost is needed.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 상 변화 물질을 이용한 고정식 냉각 구조물을 제공함에 있다.The present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems. Another purpose is to provide a stationary cooling structure using a phase change material.

또 다른 목적은 상 변화 물질을 이용한 이동식 냉각 구조물을 제공함에 있다.Another purpose is to provide a mobile cooling structure using a phase change material.

또 다른 목적은 상 변화 물질을 이용하여 외부 전력의 공급이 없는 상황에서도 일정 시간 동안 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 냉각 구조물을 제공함에 있다.Another purpose is to provide a cooling structure that can maintain the temperature of the target space at an appropriate level for a certain period of time even in the absence of external power supply using a phase change material.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 대상 공간의 벽 또는 천장에 부착되어 외부로부터 들어오는 열을 차단하는 단열재층; 상기 단열재층의 일 측면에 부착되며, 고체 상태에서 액체 상태로의 상 변화(phase change)를 통해 상기 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 상 변화 물질층; 및 상기 상 변화 물질층의 일 측면에 부착되며, 상기 대상 공간의 내부 열을 상기 상 변화 물질층으로 전달하는 열 전달 구조체층을 포함하는 고정식 냉각 구조물을 제공한다.According to one aspect of the present invention to achieve the above or other objects, there is provided an insulation layer attached to the wall or ceiling of the target space to block heat coming from the outside; A phase change material layer attached to one side of the insulation layer and absorbing internal heat of the target space through a phase change from a solid state to a liquid state; and a heat transfer structure layer attached to one side of the phase change material layer and transferring internal heat of the target space to the phase change material layer.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 단위 수용 프레임을 포함하는 지지 구조체; 상기 복수의 단위 수용 프레임의 각각에 삽입되며, 고체 상태에서 액체 상태로의 상 변화(phase change)를 통해 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 복수의 상 변화 블록; 상기 복수의 단위 수용 프레임의 각각에 장착되어, 상기 복수의 상 변화 블록을 냉각시키는 복수의 냉각 팬; 및 상기 지지 구조체의 일 영역에 배치되어, 상기 복수의 냉각 팬을 구동하기 위한 전력을 제공하는 배터리를 포함하는 이동식 냉각 구조물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a support structure including a plurality of unit receiving frames; a plurality of phase change blocks inserted into each of the plurality of unit accommodation frames and absorbing internal heat of the target space through a phase change from a solid state to a liquid state; a plurality of cooling fans mounted on each of the plurality of unit accommodation frames to cool the plurality of phase change blocks; and a battery disposed in one area of the support structure to provide power to drive the plurality of cooling fans.

본 발명의 실시 예들에 따른 냉각 구조물의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the cooling structure according to embodiments of the present invention will be described as follows.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원자력 발전소와 같은 중요 시설물에서 사고가 발생하여 전기가 끊긴 경우, 상 변화 물질을 이용하여 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지함으로써, 외부 비상 전력의 공급이 없는 상황에서도 해당 공간에 존재하는 전산장비들의 과열을 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, when an accident occurs and electricity is cut off at an important facility such as a nuclear power plant, the supply of external emergency power is maintained by maintaining the temperature of the target space at an appropriate level using a phase change material. It has the advantage of being able to prevent overheating of computer equipment existing in the space even in situations where there is no space.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 냉각 구조물이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the cooling structure according to the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be obtained from the description below, which is based on common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be clearly understandable to those who have it.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면.1 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention;
Figure 3 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention;
4A and 4B are diagrams showing the structure of a mobile cooling structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하, 본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Hereinafter, in the description of embodiments according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure is “on” or “below” the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. In the case where it is described as being formed in “/under,” “on” and “under” mean “directly” or “indirectly through another layer.” “Includes everything that is formed. Additionally, the standards for top/top or bottom/bottom of each floor are explained based on the drawing. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Additionally, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

본 발명은 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 이용한 고정식 냉각 구조물을 제안한다. 또한, 본 발명은 상 변화 물질(PCM)을 이용한 이동식 냉각 구조물을 제안한다. 또한, 본 발명은 상 변화 물질을 이용하여 외부 전력의 공급이 없는 상황에서도 일정 시간 동안 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 냉각 구조물을 제안한다.The present invention proposes a stationary cooling structure using phase change material (PCM). Additionally, the present invention proposes a mobile cooling structure using phase change material (PCM). In addition, the present invention proposes a cooling structure that can maintain the temperature of the target space at an appropriate level for a certain period of time even in the absence of external power supply using a phase change material.

이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물(100)은 단열재층(110), 상 변화 물질층(120) 및 열 전달 구조체층(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the fixed cooling structure 100 according to an embodiment of the present invention may include an insulation layer 110, a phase change material layer 120, and a heat transfer structure layer 130.

단열재층(110)은 냉각하고자 하는 대상 공간(가령, 방)의 벽면(10)에 설치되어, 상기 벽면(10)을 통해 외부로부터 지속적으로 들어오는 열을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. The insulation layer 110 may be installed on the wall 10 of a space (eg, a room) to be cooled, and may function to continuously block heat coming from the outside through the wall 10.

단열재층(110)은 대상 공간의 벽면 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 단열재층(110)은 일정 두께를 갖는 직육면체 형상 또는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.The insulation layer 110 may be formed in a shape corresponding to the shape of the wall of the target space. As an example, the insulation layer 110 may be formed in a rectangular parallelepiped shape or a plate shape with a certain thickness.

상 변화 물질층(120)은, 단열재층(110)과 열 전달 구조체층(130) 사이에 배치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 열침원(heat sink)으로서의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상 변화 물질층(120)은 열을 흡수하기 위한 상 변화 물질과, 상기 상 변화 물질을 수용하기 위한 하우징(또는 패키징)을 포함할 수 있다.The phase change material layer 120 is disposed between the insulation layer 110 and the heat transfer structure layer 130 and can serve as a heat sink to absorb the internal heat of the target space to be cooled. there is. To this end, the phase change material layer 120 may include a phase change material to absorb heat and a housing (or packaging) to accommodate the phase change material.

하우징은 상 변화 물질을 수용하기 위한 내부 공간을 구비할 수 있다. 하우징은 열 전달 효율이 우수한 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 하우징은 상 변화 물질이 고체 상태에서 액체 상태로 변경될 때 해당 물질이 대상 공간의 바닥으로 흘러내리는 현상을 방지하는 역할을 수행한다.The housing may have an internal space for accommodating the phase change material. The housing may be made of metal or plastic material with excellent heat transfer efficiency, but is not necessarily limited thereto. The housing serves to prevent the phase change material from flowing down to the floor of the target space when the phase change material changes from a solid state to a liquid state.

상 변화 물질은 상 변화 시 온도 상승이 최소한으로 억제된 상태로 열을 흡수한다. 즉, 상 변화 물질은 보통의 상황에서 고체 상태를 유지하고, 비상 상황(즉, 전력 차단 상황)에서 상 변화가 일어나면서 대상 공간의 내부 온도를 낮게 유지한다. 상 변화 물질로는 대상 공간의 한계 온도(즉, 미리 설정된 최대 온도)보다 낮은 녹는점을 갖는 물질이 선정될 수 있다. 일 예로, 상기 상 변화 물질로는 물(H2O) 또는 파라핀 계열의 물질이 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.Phase change materials absorb heat with minimal temperature rise during phase change. In other words, the phase change material maintains a solid state under normal circumstances and undergoes a phase change in an emergency situation (i.e., a power cut situation) to keep the internal temperature of the target space low. A material having a melting point lower than the limit temperature of the target space (i.e., a preset maximum temperature) may be selected as the phase change material. For example, the phase change material may be water (H 2 O) or a paraffin-based material, but is not necessarily limited thereto.

원자력 발전소와 같은 중요 시설물의 능동 냉각 계통이 제대로 작동하지 않아 대상 공간의 내부 온도가 상승하게 되면, 상 변화 물질은 열 전달 구조체층(130)을 통해 대상 공간의 열을 흡수한다. 상 변화 물질의 온도가 상승하여 녹는점에 도달하면, 해당 물질의 상 변화가 일어나게 되고, 그에 따라 해당 물질의 온도 상승이 최소한으로 억제되면서 대상 공간의 내부 열을 제거한다.When the active cooling system of an important facility such as a nuclear power plant does not operate properly and the internal temperature of the target space increases, the phase change material absorbs heat from the target space through the heat transfer structure layer 130. When the temperature of the phase change material rises and reaches the melting point, a phase change occurs in the material, and as a result, the temperature rise of the material is minimized and internal heat in the target space is removed.

상 변화 물질은 대부분 화합물이어서 상 변화 시 온도가 일정하게 유지되진 않지만, 녹는점에서 비열이 매우 높아 온도 상승이 매우 더딘 성질을 갖는다. 따라서, 상 변화 물질을 피동 냉각 계통으로 이용한다면 대상 공간의 온도를 일정 시간 동안 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상 변화 물질을 이용한 피동 냉각 계통은 전력 사용이 전혀 필요하지 않거나 혹은 공기 흐름을 조절하는데 최소한의 전력만 필요하다는 장점이 있다. 이에 따라, 전력이 차단된 상황에서 일정 시간 동안 냉방이 필요한 대상 공간에 상 변화 물질을 적용할 수 있다.Since most phase change materials are compounds, the temperature does not remain constant during phase change, but the specific heat at the melting point is very high, so the temperature rise is very slow. Therefore, using a phase change material as a passive cooling system has the advantage of maintaining the temperature of the target space for a certain period of time. Additionally, passive cooling systems using phase change materials have the advantage of requiring no power at all or only a minimal amount of power to control air flow. Accordingly, the phase change material can be applied to a target space that requires cooling for a certain period of time in a power-off situation.

또한, 상 변화 물질의 상 변화 시, 고체 상태와 액체 상태 간의 밀도 차이가 크지 않아 하우징에 약간의 여유 공간만 있으면 상 변화 이후에도 하우징의 내부 공간에 해당 물질을 계속적으로 보관할 수 있어 상 변화 물질에 대한 관리가 편리하다.In addition, when the phase change material changes, the difference in density between the solid state and the liquid state is not large, so as long as there is a little free space in the housing, the material can be continuously stored in the internal space of the housing even after the phase change, thereby protecting against the phase change material. Management is convenient.

열 전달 구조체층(130)은, 상 변화 물질층(120)의 일 측면에 설치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하여 상 변화 물질층(120)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 열 전달 구조체층(130)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. The heat transfer structure layer 130 is installed on one side of the phase change material layer 120, and may serve to absorb internal heat of the target space to be cooled and transfer it to the phase change material layer 120. . At this time, the heat transfer structure layer 130 may be formed of a metal material with excellent thermal conductivity, such as copper (Cu) or aluminum (Al).

열 전달 구조체층(130)은 열 전달 효율을 향상시키기 위한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 열 전달 구조체층(130)은 대상 공간의 벽면(10)과 평행하게 배치되는 플레이트부(131)와, 상기 플레이트부(131)의 양면으로부터 수직 방향으로 돌출되어 형성되는 복수의 슬롯들(slots, 133)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 슬롯들(133)은 열 전달 구조체층(130)의 열 전달 면적을 늘려 해당 구조체층(130)의 열 전달 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.The heat transfer structure layer 130 may be formed to have a shape to improve heat transfer efficiency. As an example, the heat transfer structure layer 130 includes a plate portion 131 disposed parallel to the wall surface 10 of the target space, and a plurality of slots protruding in the vertical direction from both sides of the plate portion 131. May include slots (133). Here, the plurality of slots 133 serve to improve the heat transfer efficiency of the heat transfer structure layer 130 by increasing the heat transfer area of the heat transfer structure layer 130.

한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 벽(10)과 단열재층(110) 사이, 단열재층(110)과 상 변화 물질층(120) 사이, 상 변화 물질층(120)과 열 전달 구조체층(130) 사이에는 접착 부재가 배치될 수 있다. Meanwhile, although not shown in the drawing, between the wall 10 and the insulation layer 110, between the insulation layer 110 and the phase change material layer 120, and between the phase change material layer 120 and the heat transfer structure layer 130. ) An adhesive member may be disposed between them.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물은 원자력 발전소와 같은 중요 시설물에서 사고가 발생하여 전기가 끊긴 경우, 상 변화 물질을 이용하여 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지함으로써, 외부 비상 전력의 공급이 없는 상황에서도 해당 공간에 존재하는 전산장비들의 과열을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the fixed cooling structure according to an embodiment of the present invention maintains the temperature of the target space at an appropriate level using a phase change material when an accident occurs and electricity is cut off at an important facility such as a nuclear power plant. By doing so, overheating of computer equipment existing in the space can be prevented in advance even in situations where there is no external emergency power supply.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물(200)은 단열재층(210), 상 변화 물질층(220) 및 열 전달 구조체층(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a fixed cooling structure 200 according to another embodiment of the present invention may include an insulation layer 210, a phase change material layer 220, and a heat transfer structure layer 230.

단열재층(210)은 냉각하고자 하는 대상 공간의 벽면(10)에 설치되어, 상기 벽면(10)을 통해 외부로부터 지속적으로 들어오는 열을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 단열재층(210)은 상술한 도 1의 단열재층(110)과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. The insulation layer 210 may be installed on the wall surface 10 of the space to be cooled, and may function to block heat that continuously enters from the outside through the wall surface 10. Since the insulation layer 210 is the same as the insulation layer 110 of FIG. 1 described above, detailed description thereof will be omitted.

상 변화 물질층(220)은, 단열재층(210)과 열 전달 구조체층(230) 사이에 배치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 열침원(heat sink)으로서의 역할을 수행할 수 있다.The phase change material layer 220 is disposed between the insulation layer 210 and the heat transfer structure layer 230 and can serve as a heat sink to absorb the internal heat of the target space to be cooled. there is.

본 실시 예에 따른 상 변화 물질층(220)은, 상술한 도 1의 상 변화 물질층(120)과 달리, 블록 단위로 구성될 수 있다. 일 예로, 상 변화 물질층(220)은 블록 모양으로 형성된 복수의 하우징과, 상기 복수의 하우징에 수용되는 상 변화 물질을 포함할 수 있다.Unlike the phase change material layer 120 of FIG. 1 described above, the phase change material layer 220 according to this embodiment may be configured in block units. As an example, the phase change material layer 220 may include a plurality of housings formed in a block shape, and a phase change material accommodated in the plurality of housings.

각각의 하우징은 상 변화 물질을 수용하기 위한 내부 공간을 구비할 수 있다. 상기 하우징은 열 전달 효율이 우수한 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.Each housing may have an internal space for accommodating the phase change material. The housing may be made of metal or plastic material with excellent heat transfer efficiency, but is not necessarily limited thereto.

상 변화 물질은 상 변화 시 온도 상승이 최소한으로 억제된 상태로 열을 흡수한다. 상기 상 변화 물질은 상술한 도 1의 상 변화 물질과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Phase change materials absorb heat with minimal temperature rise during phase change. Since the phase change material is the same as the phase change material of FIG. 1 described above, detailed description thereof will be omitted.

열 전달 구조체층(230)은, 상 변화 물질층(220)의 일 측면에 설치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하여 상 변화 물질층(220)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 열 전달 구조체층(230)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다.The heat transfer structure layer 230 is installed on one side of the phase change material layer 220, and may serve to absorb internal heat of the target space to be cooled and transfer it to the phase change material layer 220. . At this time, the heat transfer structure layer 230 may be formed of a metal material with excellent thermal conductivity, such as copper (Cu) or aluminum (Al).

열 전달 구조체층(230)은 열 전달 효율을 향상시키기 위한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 열 전달 구조체층(230)은 벽면(10)과 평행하게 배치되는 플레이트부(231)와, 상기 플레이트부(231)의 일 면으로부터 수직 방향으로 돌출되어 형성되는 복수의 슬롯들(233)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 슬롯들(233)은 열 전달 구조체층(230)의 열 전달 면적을 늘려 해당 구조체층(230)의 열 전달 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.The heat transfer structure layer 230 may be formed to have a shape to improve heat transfer efficiency. As an example, the heat transfer structure layer 230 includes a plate portion 231 disposed parallel to the wall surface 10, and a plurality of slots formed to protrude in the vertical direction from one surface of the plate portion 231 ( 233) may be included. Here, the plurality of slots 233 serve to improve the heat transfer efficiency of the heat transfer structure layer 230 by increasing the heat transfer area of the heat transfer structure layer 230.

한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 벽(10)과 단열재층(210) 사이, 단열재층(210)과 상 변화 물질층(220) 사이, 상 변화 물질층(220)과 열 전달 구조체층(230) 사이에는 접착 부재가 배치될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, between the wall 10 and the insulation layer 210, between the insulation layer 210 and the phase change material layer 220, and between the phase change material layer 220 and the heat transfer structure layer 230. ) An adhesive member may be disposed between them.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물은 원자력 발전소와 같은 중요 시설물에서 사고가 발생하여 전기가 끊긴 경우, 상 변화 물질을 이용하여 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지함으로써, 외부 비상 전력의 공급이 없는 상황에서도 해당 공간에 존재하는 전산장비들의 과열을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention maintains the temperature of the target space at an appropriate level using a phase change material when an accident occurs and electricity is cut off at an important facility such as a nuclear power plant. By doing so, overheating of computer equipment existing in the space can be prevented in advance even in situations where there is no external emergency power supply.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the structure of a fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물(300)은 단열재층(310), 상 변화 물질층(320) 및 열 전달 구조체층(330)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a fixed cooling structure 300 according to another embodiment of the present invention may include an insulation layer 310, a phase change material layer 320, and a heat transfer structure layer 330.

단열재층(310)은 냉각하고자 하는 대상 공간의 천정(20)에 설치되어, 상기 천정(20)을 통해 외부로부터 지속적으로 들어오는 열을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 단열재층(310)은 상술한 도 1의 단열재층(110)과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The insulation layer 310 is installed on the ceiling 20 of the space to be cooled, and can serve to block heat that continuously enters from the outside through the ceiling 20. Since the insulation layer 310 is the same as the insulation layer 110 of FIG. 1 described above, detailed description thereof will be omitted.

상 변화 물질층(320)은, 단열재층(310)과 열 전달 구조체층(330) 사이에 배치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 열침원(heat sink)으로서의 역할을 수행할 수 있다.The phase change material layer 320 is disposed between the insulation layer 310 and the heat transfer structure layer 330 and can serve as a heat sink to absorb the internal heat of the target space to be cooled. there is.

본 실시 예에 따른 상 변화 물질층(320)은, 상술한 도 1의 상 변화 물질층(120)과 달리, 블록 단위로 구성될 수 있다. 일 예로, 상 변화 물질층(320)은 블록 모양으로 형성된 복수의 하우징과, 상기 복수의 하우징에 수용되는 상 변화 물질을 포함할 수 있다.Unlike the phase change material layer 120 of FIG. 1 described above, the phase change material layer 320 according to this embodiment may be configured in block units. As an example, the phase change material layer 320 may include a plurality of housings formed in a block shape and a phase change material accommodated in the plurality of housings.

각각의 하우징은 상 변화 물질을 수용하기 위한 내부 공간을 구비할 수 있다. 상기 하우징은 열 전달 효율이 우수한 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.Each housing may have an internal space for accommodating the phase change material. The housing may be made of metal or plastic material with excellent heat transfer efficiency, but is not necessarily limited thereto.

상 변화 물질은 상 변화 시 온도 상승이 최소한으로 억제된 상태로 열을 흡수한다. 상기 상 변화 물질은 상술한 도 1의 상 변화 물질과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Phase change materials absorb heat with minimal temperature rise during phase change. Since the phase change material is the same as the phase change material of FIG. 1 described above, detailed description thereof will be omitted.

열 전달 구조체층(330)은, 상 변화 물질층(320)의 일 측면에 설치되어, 냉각하고자 하는 대상 공간의 내부 열을 흡수하여 상 변화 물질층(320)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 열 전달 구조체층(330)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다.The heat transfer structure layer 330 is installed on one side of the phase change material layer 320, and may serve to absorb internal heat of the target space to be cooled and transfer it to the phase change material layer 320. . At this time, the heat transfer structure layer 330 may be formed of a metal material with excellent thermal conductivity, such as copper (Cu) or aluminum (Al).

열 전달 구조체층(330)은 열 전달 효율을 향상시키기 위한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 열 전달 구조체층(330)은 천정(20)과 평행하게 배치되는 플레이트부(331)와, 상기 플레이트부(231)의 하면으로부터 수직 방향으로 돌출되어 형성되는 복수의 슬롯들(333)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 슬롯들(333)은 열 전달 구조체층(330)의 열 전달 면적을 늘려 해당 구조체층(330)의 열 전달 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.The heat transfer structure layer 330 may be formed to have a shape to improve heat transfer efficiency. As an example, the heat transfer structure layer 330 includes a plate portion 331 disposed parallel to the ceiling 20, and a plurality of slots 333 that protrude in the vertical direction from the lower surface of the plate portion 231. ) may include. Here, the plurality of slots 333 serve to improve the heat transfer efficiency of the heat transfer structure layer 330 by increasing the heat transfer area of the heat transfer structure layer 330.

대상 공간의 천장(20)에 설치된 열 전달 구조체층(330)은 대상 공간의 벽(10)에 설치된 열 전달 구조체층(130, 2300)보다 열 전달 효율이 좋다는 장점이 있다.The heat transfer structure layer 330 installed on the ceiling 20 of the target space has the advantage of better heat transfer efficiency than the heat transfer structure layers 130 and 2300 installed on the wall 10 of the target space.

한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 천장(20)과 단열재층(310) 사이, 단열재층(310)과 상 변화 물질층(320) 사이, 상 변화 물질층(320)과 열 전달 구조체층(330) 사이에는 접착 부재가 배치될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, between the ceiling 20 and the insulation layer 310, between the insulation layer 310 and the phase change material layer 320, and between the phase change material layer 320 and the heat transfer structure layer 330. ) An adhesive member may be disposed between them.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고정식 냉각 구조물은 원자력 발전소와 같은 중요 시설물에서 사고가 발생하여 전기가 끊긴 경우, 상 변화 물질을 이용하여 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지함으로써, 외부 비상 전력의 공급이 없는 상황에서도 해당 공간에 존재하는 전산장비들의 과열을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the fixed cooling structure according to another embodiment of the present invention uses a phase change material to adjust the temperature of the target space to an appropriate level when an accident occurs at an important facility such as a nuclear power plant and the electricity is cut off. By maintaining this, overheating of computer equipment existing in the space can be prevented in advance even in situations where there is no external emergency power supply.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 냉각 구조물의 구조를 나타내는 도면이다.4A and 4B are diagrams showing the structure of a mobile cooling structure according to an embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 냉각 구조물(400)은 지지 구조체(410), 복수의 상 변화 블록(420), 복수의 냉각 팬(430), 하나 이상의 배터리(440) 및 복수의 이동 수단(450)을 포함할 수 있다.4A and 4B, the mobile cooling structure 400 according to an embodiment of the present invention includes a support structure 410, a plurality of phase change blocks 420, a plurality of cooling fans 430, and one or more batteries. It may include 440 and a plurality of moving means 450.

지지 구조체(또는 지지 프레임, 410)는 복수의 상 변화 블록(420), 복수의 냉각 팬(430) 및 하나 이상의 배터리(440)를 수용하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 지지 구조체(410)는 복수의 수용 공간을 확보하기 위해 다단 구조로 형성될 수 있다.The support structure (or support frame, 410) may serve to accommodate a plurality of phase change blocks 420, a plurality of cooling fans 430, and one or more batteries 440. At this time, the support structure 410 may be formed in a multi-stage structure to secure a plurality of accommodation spaces.

지지 구조체(410)는 동일한 형상을 갖는 복수의 단위 수용 프레임을 포함할 수 있다. 각각의 단위 수용 프레임은 복수의 상 변화 블록들(420)과 두 개의 냉각 팬(430)을 수용하기 위한 내부 공간을 포함할 수 있다.The support structure 410 may include a plurality of unit receiving frames having the same shape. Each unit accommodating frame may include an internal space for accommodating a plurality of phase change blocks 420 and two cooling fans 430.

지지 구조체(410)는 복수의 상 변화 블록(420), 복수의 냉각 팬(430) 및 하나 이상의 배터리(440)를 고정 및 지지하는 역할을 수행할 수 있다.The support structure 410 may serve to fix and support a plurality of phase change blocks 420, a plurality of cooling fans 430, and one or more batteries 440.

복수의 상 변화 블록(420)은 각 단위 수용 프레임의 내부 공간에 삽입될 수 있다. 이때, 각각의 상 변화 블록(420)은 서로 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 각각의 상 변화 블록(420)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 각각의 상 변화 블록(420)은 대상 공간의 바닥 면에 수직한 방향으로 세워지도록 배치될 수 있다. A plurality of phase change blocks 420 may be inserted into the internal space of each unit accommodation frame. At this time, each phase change block 420 may be arranged to be spaced apart from each other by a certain distance. Additionally, each phase change block 420 may be arranged parallel to each other. Additionally, each phase change block 420 may be arranged to stand in a direction perpendicular to the floor surface of the target space.

각각의 상 변화 블록(420)은 열을 흡수하기 위한 상 변화 물질과, 상기 상 변화 물질을 수용하기 위한 하우징을 포함할 수 있다. Each phase change block 420 may include a phase change material to absorb heat and a housing to accommodate the phase change material.

하우징은 상 변화 물질을 수용하기 위해 미리 결정된 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 하우징은 일정 두께를 갖는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다.The housing may be formed to have a predetermined shape to accommodate the phase change material. As an example, the housing may be formed in a rectangular parallelepiped shape with a certain thickness.

하우징은 상 변화 물질을 수용하기 위한 내부 공간을 구비할 수 있다. 하우징은 열 전달 효율이 우수한 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The housing may have an internal space for accommodating the phase change material. The housing may be made of metal or plastic material with excellent heat transfer efficiency, but is not necessarily limited thereto.

상 변화 물질은 상 변화 시 온도 상승이 최소한으로 억제된 상태로 열을 흡수한다. 상 변화 물질로는 대상 공간의 한계 온도보다 낮은 녹는점을 갖는 물질이 선정될 수 있다. 일 예로, 상기 상 변화 물질로는 물(H2O) 또는 파라핀 계열의 물질이 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.Phase change materials absorb heat with minimal temperature rise during phase change. A material with a melting point lower than the limiting temperature of the target space may be selected as the phase change material. For example, the phase change material may be water (H 2 O) or a paraffin-based material, but is not necessarily limited thereto.

복수의 냉각 팬(430)은 복수의 상 변화 블록(420)이 삽입된 각 단위 수용 프레임의 양단에 설치될 수 있다. 상기 복수의 냉각 팬(430)은 각 단위 수용 프레임의 길이 방향으로 공기 흐름을 발생시켜 복수의 상 변화 블록(420)을 냉각시킬 수 있다.A plurality of cooling fans 430 may be installed at both ends of each unit accommodating frame into which a plurality of phase change blocks 420 are inserted. The plurality of cooling fans 430 may cool the plurality of phase change blocks 420 by generating air flow in the longitudinal direction of each unit accommodation frame.

한편, 다른 실시 예로, 복수의 냉각 팬(430)은 지지 구조체(410)의 상면 및 하면에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 냉각 팬(430)은 대상 공간의 바닥 면에 수직한 방향으로 공기 흐름을 발생시켜 복수의 상 변화 블록(420)을 냉각시킬 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, a plurality of cooling fans 430 may be installed on the upper and lower surfaces of the support structure 410. In this case, the plurality of cooling fans 430 may cool the plurality of phase change blocks 420 by generating an air flow in a direction perpendicular to the floor surface of the target space.

배터리(440)는 지지 구조체(410)의 일 영역에 배치되어, 복수의 냉각 팬(430)을 구동하기 위한 전력을 제공할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따른 냉각 구조물(400)은 외부 전력의 공급 여부와 관계 없이 작동이 가능하다. The battery 440 may be disposed in one area of the support structure 410 to provide power to drive the plurality of cooling fans 430 . Therefore, the cooling structure 400 according to this embodiment can operate regardless of whether external power is supplied.

복수의 이동 수단(450)은 지지 구조체(410)의 하단에 설치되어, 상기 지지 구조체(410)를 이동시킬 수 있다. 일 예로, 상기 이동 수단(450)은 바퀴일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. A plurality of moving means 450 are installed at the bottom of the support structure 410 and can move the support structure 410. As an example, the moving means 450 may be wheels, but is not necessarily limited thereto.

한편, 상 변환 물질의 녹는점이 대상 공간의 평균 온도보다 낮은 경우, 본 실시 예에 따른 냉각 구조물(400)을 별도의 냉동 시설에 보관할 수 있다. 원자력 발전소와 같은 중요 시설물의 능동 냉각 계통이 제대로 작동하지 않아 대상 공간의 내부 온도가 상승하게 되면, 냉동 시설에 보관된 냉각 구조물을 대상 공간으로 이동하여 해당 공간을 냉각시킬 수 있다. Meanwhile, if the melting point of the phase change material is lower than the average temperature of the target space, the cooling structure 400 according to this embodiment can be stored in a separate refrigeration facility. If the active cooling system of an important facility such as a nuclear power plant does not function properly and the internal temperature of the target space rises, the cooling structure stored in the refrigeration facility can be moved to the target space to cool the space.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 냉각 구조물은 원자력 발전소와 같은 중요 시설물에서 사고가 발생하여 전기가 끊긴 경우, 상 변화 물질을 이용하여 대상 공간의 온도를 적정 수준으로 유지함으로써, 외부 비상 전력의 공급이 없는 상황에서도 해당 공간에 존재하는 전산장비들의 과열을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the mobile cooling structure according to an embodiment of the present invention maintains the temperature of the target space at an appropriate level using a phase change material when an accident occurs and electricity is cut off at an important facility such as a nuclear power plant. By doing so, overheating of computer equipment existing in the space can be prevented in advance even in situations where there is no external emergency power supply.

한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, although the specific embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.

100/200/300: 고정식 냉각 구조물 110/210/310: 단열재층
120/220/330: 상 변화 물질층 130/230/240: 열 전달 구조체층
400: 이동식 냉각 구조물 410: 지지 구조체
420: 상 변화 블록 430: 냉각 팬
440: 배터리 450: 이동 수단100/200/300: Stationary cooling structure 110/210/310: Insulating layer
120/220/330: Phase change material layer 130/230/240: Heat transfer structure layer
400: Mobile cooling structure 410: Support structure
420: Phase change block 430: Cooling fan
440: Battery 450: Transportation

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 복수의 제1 단위 수용 프레임과 상기 복수의 제1 단위 수용 프레임의 하부에 배치되는 복수의 제2 단위 수용 프레임을 포함하는 다단 구조의 지지 구조체;
상기 복수의 제1 단위 수용 프레임의 각각에 삽입되며, 고체 상태에서 액체 상태로의 상 변화(phase change)를 통해 대상 공간의 내부 열을 흡수하는 복수의 상 변화 블록;
상기 복수의 제1 단위 수용 프레임의 각각에 장착되어, 각 단위 수용 프레임의 길이 방향으로 공기 흐름을 발생시켜 상기 복수의 상 변화 블록을 냉각시키는 복수의 냉각 팬; 및
상기 복수의 제2 단위 수용 프레임의 각각에 배치되어, 상기 복수의 냉각 팬을 구동하기 위한 전력을 제공하는 복수의 배터리를 포함하되,
각각의 제1 단위 수용 프레임은 양 단에 설치된 두 개의 냉각 팬과, 상기 두 개의 냉각 팬 사이에 배치되는 복수의 상 변화 블록들을 수용하며,
상기 제2 단위 수용 프레임은 상기 제1 단위 수용 프레임의 너비와 동일한 너비를 구비하고, 상기 제1 단위 수용 프레임의 높이와 다른 높이를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 냉각 구조물.A multi-stage support structure including a plurality of first unit accommodating frames and a plurality of second unit accommodating frames disposed below the plurality of first unit accommodating frames;
a plurality of phase change blocks inserted into each of the plurality of first unit accommodation frames and absorbing internal heat of the target space through a phase change from a solid state to a liquid state;
a plurality of cooling fans mounted on each of the plurality of first unit accommodating frames to cool the plurality of phase change blocks by generating an air flow in the longitudinal direction of each unit accommodating frame; and
A plurality of batteries disposed in each of the plurality of second unit accommodating frames to provide power for driving the plurality of cooling fans,
Each first unit receiving frame accommodates two cooling fans installed at both ends and a plurality of phase change blocks disposed between the two cooling fans,
The second unit accommodating frame has a width equal to the width of the first unit accommodating frame and a height different from the height of the first unit accommodating frame. 제5항에 있어서,
상기 지지 구조체의 하단에 설치되어, 상기 지지 구조체를 이동시키는 복수의 이동 수단을 더 포함하는 이동식 냉각 구조물.According to clause 5,
A movable cooling structure further comprising a plurality of moving means installed at a lower end of the support structure to move the support structure. 제5항에 있어서,
각각의 상 변화 블록은 열을 흡수하기 위한 상 변화 물질과, 상기 상 변화 물질을 수용하기 위한 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 냉각 구조물.According to clause 5,
A mobile cooling structure, wherein each phase change block includes a phase change material for absorbing heat and a housing for accommodating the phase change material. 제7항에 있어서,
상기 상 변화 물질은, 상기 대상 공간에 설정된 최대 온도보다 낮은 녹는점을 갖는 물질임을 특징으로 하는 이동식 냉각 구조물.In clause 7,
A mobile cooling structure, characterized in that the phase change material is a material having a melting point lower than the maximum temperature set in the target space. 제7항에 있어서,
상기 하우징은 열 전달 효율이 우수한 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동식 냉각 구조물.In clause 7,
A mobile cooling structure, wherein the housing is made of a metal material with excellent heat transfer efficiency.
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