CFD를 활용한 전투차량 오일쿨러 열교환기 핀 형상에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

높은 밀집도를 가지는 열교환기는 항공우주, 자동차, 냉동기, 냉각기 등에 많이 이용되고 있다. 그 중 납작관과 핀을 이용한 핀-관 열교환기는 기체-액체를 활용한 열교환에 많이 이용되고 있다.
우리군에서는 작전구역에서의 신속한 이동과 시가지 전투를 위하여 차륜형장갑차를 개발하였다. 이 차륜형장갑차는 일반 대형차량의 엔진을 수정하여 장착하고 있다. 이러한 차륜형장갑차는 적의 위협으로부터 보호하기 위하여 특수장갑 및 구조물을 적용하고 있으며 이런 구조로 인하여 차륜형장갑차의 엔진은 외기를 이용한 자연냉각을 하지 못하며 쿨링 팬에 의한 강제냉각 방식을 적용하고 있다. 강제냉각 방식의 차륜형장갑차는 자연냉각 방식보다 차량의 무게가 늘어나게 되며 차량무게는 곧 전투성능과 직결되어 있기때문에 차량무게를 줄이기 위한 고밀집형 열교환기가 요구되고 있다. 그 중 차륜형장갑차 오일 쿨러용 열교환기는 연구가 부족한 실정이며 성능연구가 필요하다.
본 연구에서는 차륜형장갑차용으로 사용되고 있는 주름진 구조를 가지는 웨이비 핀 열교환기와 앞에서 설명된 평판 핀, 루버 핀, 측면방향 천공 및 유동방향과 평행한 웨이비 핀을 적용한 열교환기에 대하여 성능변화를 전산유체역학을 이용하여 성능을 확인하였으며 비교된 성능을 통한 열교환기 성능개선방안을 제안하였다.
현재 차륜형장갑차에서 사용되고 있는 열교환기 핀은 평판 핀이나 루버 핀에 비하여 성능이 낮을 것을 확인할 수 있었다. 그 이유는 웨이브 간격 및 형상이 최적화되지 못하여 경계층의 분할이 원활하지 못하고 큰 후류영역에 의한 압력강하가 크게 나타나 열전달 효율이 낮아지는 것으로 확인되었다. 추후 현재 사용되고 있는 웨이핀 열교환기에 대한 최적화 연구를 수행 할 예정이다.