엣지 컴퓨터 방열성능 향상을 위한 합금 제조

(Alloy Manufacturing for Improving Heat Dissipation Performance of Edge Computer)

김 정 한*, 변 지 현, 김 성 호, 황 상 호, 권 오 언, 윤 철 진

(재)경북IT융합산업기술원

(Jung Han Kim, JiHyeon Byeon, Sungho Kim, Sang-Ho Hwang, Oeon Kwon, Cheol Jin Yoon, )

(Gyeongbuk Institute of IT Convergence Industry Technology (GITC))

Abstract : Electric/electronic components that are used in the whole industry, such as the electricity, electronic, vehicle fields, etc., became lightweight, compact, and multifunctional due to their advanced functions. Accordingly, components having various functions generate a lot of heat unlike simple electronic components. The heat generated by this degrades the function of the device inside the component, causes malfunction, and has the greatest effect on the life and reliability of the component. Therefore, there is a need for a technology that effectively discharges heat generated from each component to the outside. In this paper, the optimal design was performed to develop a heat dissipation housing for monitoring edge computers to be used in poor environments such as high temperature and dust.

Key words : Edge Computer, Optimization, Heat Phenomenon, Monitoring System

I. 서론

임베디드 컴퓨터의 기능은 고도화 되어 산업전반에 적용되고 있다. 다기능 탑재로 부피가 커지고, 발열량이 많아진다. 하지만, 사용자는 편의성을 확보를 위해 소형화 및 경량화를 요구한다. 장치를 작동하면서 발생하는 열은 부품내부의 소자의 기능을 저하시키고, 오작동을 야기하며, 부품의 수명과 신뢰성에 가장 큰 영향을 준다. 따라서, 부피를 줄이면서 일정 온도를 유지하는 형상설계 최적화 기술이 필요하다.

본 논문에서는 고온, 분진 등 열악한 환경에서 사용할 모니터링용 엣지컴퓨터의 최적형상 설계를위해 방열합금을 제조하여 분석하였다.

*김정한 (jhkim@gitc.or.kr) 경북IT융합산업기술원

※ 이 논문은 2021년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.2021-0-02016, Digital Twin을 활용한 고위험군 장비 사용 작업자 안전관리 모니터링 플랫폼 개발)

Ⅱ. 해석환경

그림 1. 시험방법

그림 . 합금 성분

그림 . 시험조건표

알루미늄 합금을 제조하기 위해 반복겹침점합압연법을 활용하여 시험을 진행하였다.

AA1050, AA5052, AA6061 합금을 사용하여 실험을 진행하였으며, 210π Twin roll을 사용하여 냉간압연을 진행하였다.

압연 후 200~500℃까지 어닐링을 진행하였고, 그결과를 다음과 같이 나타내었다.

Ⅲ. 시험결과

그림 . Micro Structure Base Metal

그림 . Micro Structure 1Cycle annealed aloys

그림 . Micro Structure 3Cycle annealed aloys

Cycle이 진행이 증가될수록 nano size의 초미세결정립이 생성되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 3cycle이후에는 결정립 분단(subdivision)이 촉진되어, 판재의 전 구간에서 nano size의 초미세 결정립이 생성되었다.

또한 어닐링의 효과로 인해 bimodal structure를 가지는 알루미늄 합금을 제조 할 수 있었으며, 이는 본 연구의 목적과 부합하는 결과라 할 수 있다.

Ⅳ. 결 론

본 논문에서는 방열 알루미늄합금 제조를 위해 반복겹침접합압연법을 활용하여 실험을 진행하였고, 그에따른 어닐인 온도의 변화를 통한 미세조직의 변화를 분석하였다.

어닐링 온도에따라 정적회복과 결정립 성장에 의한 미세조직의 변화가 두드러지게 나타났으며, 판재의 표면부에서 전단 집합조직의 주성분인 {001}<110> 및 {111}<110>이 주로 발달함을 알 수 있으며, 중앙부위에서 압연접합조직의 주성분인 {112}<111> 및 {110}<111>이 발달함을 확인할 수 있었다. 방열특성을 확인할 수 있는 열전도도 및 비열측정을 진행하지 않아 정확한 방열특성을 확인할 수 없지만, 미세조직의 변화로 볼 때 조대화된 결정립을 통한 방열특성이 향상되었을 것으로 사료된다. 이를 통해 엣지 컴퓨터 방열판에 방열성능이 향상된 알루미늄합금을 적용한다면, 엣지 컴퓨터의 성능을 향상시킬수 있을것으로 사료된다.

References

[1] B.W. Kim, "A Study on the Evaluation Method for Durability Life of Vehicle,s ECU". Jounal of The Korean Insitute of Electrical Engineers, Vol. 57, No. 2, pp.208-213, 2008

[2] H.K. Oh, "Reliable Experiment on the Field Case of Harvesting Machine by Various Durability Tests". The Korean Insitute of Electrical Engineers Summer Conference, 50th, pp.1,922-1,923, 2019.