Icepak에서 얇은 구조물 모델

Icepak에서는 매우 얇은 필름, 테이프, 금속판과 같이 두께 대비 면적이 큰 구조물을 직접 3D 육면체로 모델링하면 메쉬가 과도하게 세분화되고 계산 효율이 크게 떨어집니다. 이를 해결하기 위해 Icepak은 Conducting Plate Thermal Model 기능을 제공하며, 얇은 구조물을 실제 두께 대신 등가 열저항을 갖는 Plate 요소로 간단하게 표현할 수 있습니다.

또한 Plate 양면에 적용될 Surface Material(방사·복사 관련 특성)을 개별적으로 설정할 수 있어, Kapton Tape, 절연 필름, 알루미늄 박판 등 얇은 재질의 전도·복사·열유속 특성을 정확하게 반영할 수 있습니다.

1. Icepak의 Conducting Plate Thermal Model은 얇은 구조물을 등가적으로 표현하기 위해 여러 Thermal Specification을 제공합니다.

- Thickness는 실제 두께를 입력하면 재질의 열전도율을 기반으로 자동으로 열저항을 계산하는 방식으로, Kapton Tape나 얇은 금속판처럼 두께가 명확한 경우에 적합합니다.


- Conductance는 Plate 전체에 대한 등가 열전도량(W/K)을 직접 입력하는 방식입니다. 사용자가 지정한 값에 따라 양면의 온도차에 비례해 열이 흐르며, 실험이나 계산으로 얻은 등가 열전도 특성을 그대로 적용할 때 사용합니다.


-  Thermal Resistance / Thermal Impedance는 Plate의 등가 열저항 특성을 사용자가 직접 입력하는 방식으로, 복합적인 열적 거동을 단일 값 또는 등가 임피던스로 정의할 때 활용합니다.

2. Plate에는 Total Power 항목도 있으며, 이는 Plate 자체가 발열체인지 여부를 결정합니다. Kapton Tape처럼 자체 발열이 없는 단순 전도·절연 재료인 경우 Total Power는 0 W로 두며, 온도 의존성(Temp Dep)을 체크하지 않아도 같은 결과가 나옵니다.

3. Shell Conduction 옵션은 얇은 판 구조의 전도를 모델링할 뿐만 아니라, 고체 내부의 전도와 표면에서의 대류가 함께 해석되는 공액 열전달(conjugate heat transfer)을 켜거나 끌 수 있도록 합니다. 얇은 구조물 전체를 Shell 방식으로 처리해 해석 효율을 높일 때 사용합니다.

4. 마지막으로 Side Specification(Low / High side) 옵션은 Plate 양면에 서로 다른 물성이나 조건을 지정할 수 있도록 합니다. 한쪽은 공기, 다른 한쪽은 코일이나 금속 구조물과 접촉하는 얇은 절연막처럼 양면 특성이 다른 경우에 정확한 열전달 모델링이 가능합니다.