한국항공우주연구원

전자제품이 과열되면 어떻게 될까? 간단히 말하면 ‘좋을게 없다!’ 마이크로중력상황에서는 자연적인 대류현상이 일어나지 않으므로 냉각장비를 만드는 것이 중요한 과제이다. 그렇다면 어떻게 전자제품이나 컴퓨터 부품들이 과열되지 않으면서 우주에서 사용할 수 있는 것일까?

 통신, GPS, 군사용 등으로 위성은 다양하게 사용되는데 이 때 전열관(Heat pipe, 히트 파이프)은 온도를 유지하고 전체적인 시스템 작동이 원활하도록 도움을 준다. 전열관은 기계적인 펌프없이 열기를 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 옮기도록 도와주는 효율적이면서도 간단한 장비이다.

 향후 우주에서 사용을 위해 국제우주정거장(ISS)에서 기화 물방울 연구(Constrained vapor bubble,CVB)라고 불리는 실험을 수행하였다. CVB는 심지가 없는 전열관 시제품으로, 미국 모듈인 유체통합랙(Fluids Integrated Rack, FIR) 장비 안에서 처음으로 전체크기로 실험을 수행했다. 본 실험은 2011년 3월 1일에 실험을 마친 후 STS-135의 귀환 때 지구로 가져왔다.

 대부분 모든 전열관은 심지나 홈이 있어 모세관현상을 증가시키고 액체의 순환과정을 빠르게 하고 있다. 그러나 이러한 심지나 홈은 튜브 안에 복잡하게 제작되어 있어 전열관의 무게를 증가시키는 결과를 초래한다. 따라서 심지나 홈이 없이 전열관을 제작하면 우주비행에 있어서의 무게를 대폭 감소할 수 있는 장점이 있다고 NASA 관계자가 이야기하였다.

 전열관은 보통은 진공의 상태로 봉인된 튜브로 뜨거운 표면과 맞닿아 있는 일정양의 액체는 수증기로 증발한다. 이 때 증발하는 응축된 수증기는 다시 차가운 표면을 만나면 액체로 돌아오면서 저장된 열을 방출하는 역할을 한다. 그 후 액체는 물분자 각각의 상호작용과 인력에 의해서 다시 뜨거운 표면으로 돌아오게 된다. 전체적인 액체와 증기 순환과정은 움직일 필요 없이 열전달 과정이 지속적으로 반복하면서 수행된다.

 CVB실험은 최신 연구로 석영으로 만들어진 직사각형 모양의 크벳(cuvette) 파이프를 사용하여 펜탄(pentaane)이라고 불리는 액체를 채웠다. 이 디자인은 CVB실험에서 온도측정할 때 매우 정확한 측정을 가능하게 한다. 또한 투명도는 과학자들이 사이즈를 측정하고 메니스커스의 모양을 살펴보는데 도움을 준다.

   기사는 http://www.nasa.gov 참조하여 작성하였습니다.