제품 개요 및 2025년 시장 관련성

고전력 밀도 모듈식 액체 냉각 방열판은 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 전력 변환 시스템(PCS) 및 MV 인버터에서 고속 스위칭 주파수(50–200kHz)에서 작동하는 SiC 전력 모듈에서 열을 효율적으로 추출하도록 설계되었습니다. 파키스탄의 섬유, 시멘트, 강철, 그리고 새로운 산업 부문에서 주변 온도는 45–50°C에 도달할 수 있으며 먼지가 많은 공장 공기는 효과적인 기류를 제한합니다. 이는 기존 공기 냉각 설계에 불리한 조건입니다. 먼지에 강한 아키텍처를 갖춘 액체 냉각 콜드 플레이트는 안정적인 열 성능을 제공하여 ≥98% PCS 효율, 1.8–2.2배 전력 밀도 및 공기 필터가 부분적으로 막히거나 서비스 간격이 연장되는 경우에도 높은 신뢰성을 제공합니다.

2025년에 파키스탄이 3–5GWh의 C&I 및 그리드 측 스토리지를 출시하고 유틸리티가 엄격한 상호 연결 및 전력 품질 요구 사항을 시행함에 따라 열 여유 공간이 가동 시간을 결정합니다. Ag-소결 부착물 및 Si3N4/AlN 기판과 결합된 SiC 모듈은 높은 접합부 온도에서 작동할 수 있지만 접합부에서 냉각수까지의 열 임피던스가 엄격하게 제어되는 경우에만 가능합니다. 먼지가 많고 뜨거운 조건에서 모듈식으로 서비스 가능한 콜드 플레이트(핀 핀, 마이크로 채널 또는 하이브리드 설계)는 일관된 접합부 온도를 제공하여 감손을 줄이고, 불필요한 트립을 방지하며, 수명을 연장합니다.

기술 사양 및 고급 기능

• 열 성능
• 열 플럭스 처리: 핀 핀/마이크로 채널 하이브리드로 지원되는 ≥150–300W/cm² 국부 핫스팟
• 열 저항(모듈 베이스에서 냉각수까지): 모듈당 0.02–0.05K/W(기하학적 구조에 따라 다름)
• 온도 상승 목표: 동일한 부하에서 공기 냉각 기준선 대비 ΔTj 10–15°C 감소
• 유압 성능
• 냉각수: 물-글리콜 혼합물(예: 30–40% 글리콜), 탈이온수 옵션; 구리 또는 알루미늄 합금과 호환되는 부식 억제제
• 유량: 콜드 플레이트 세그먼트당 2–10L/min; 압력 강하 10–60kPa(설계/조정에 따라 다름)
• 매니폴드 모듈성: 여러 플레이트에서 흐름을 균등화하기 위한 병렬 공급 아키텍처(100kW ~ 멀티 MW 캐비닛)
• 기계 및 재료
• 플레이트 재료: 최대 전도성을 위한 구리(Ni 도금); 무게 및 비용 최적화를 위한 양극 산화 알루미늄
• 표면 평탄도: 모듈 풋프린트 전체에서 ≤20µm; 거칠기 Ra ≤ 0.8µm
• TIM 호환성: 상변화 또는 고전도성 그리스; 검증된 본드 라인 두께 제어
• 감지 및 제어
• 입구/출구 및 플레이트 온도를 위한 내장 NTC/RTD; 선택적 유량 및 압력 센서
• 드립리스 QD 커플러 및 포집 트레이 센서를 사용한 누출 감지
• 열 경보, 감손 트리거 및 유지 관리 일정을 위한 SCADA 통합
• 환경적 견고성
• 먼지에 강한 인클로저 인터페이스: ΔP 센서가 있는 교체 가능한 필터 카세트
• 내식성 코팅; 생물 살충제 호환 냉각수 화학 물질
• 산업 환경을 위한 진동 방지 장착

성능 비교: SiC PCS의 모듈식 액체 냉각 콜드 플레이트 vs 고성능 공기 냉각

기준	모듈식 액체 냉각 방열판(핀 핀/마이크로 채널)	핀 스택이 있는 고성능 공기 냉각
최대 부하에서의 접합부 온도	10–15°C 낮고 주변 온도에서 안정적	주변 온도 및 먼지 막힘에 민감함
전력 밀도 및 풋프린트	1.8–2.2배 더 높음; 캐비닛 부피 >30% 더 작음	더 큰 부피; 기류 덕트 및 팬
효율성 영향	더 낮은 Rth를 통해 ≥98% PCS 효율 지원	추가 팬 전력; 더 높은 열 여유 공간 필요
먼지 허용 오차	성능 유지; 캐비닛 공기의 필터	방열판 핀 막힘; 빈번한 청소 필요
소음 및 유지 관리	더 낮은 음향 소음; 예정된 필터 교체	더 높은 소음; 빈번한 핀 청소 및 팬 교체

주요 장점 및 입증된 이점(전문가 인용문 포함)

• 고주파를 위한 열 여유 공간: 더 낮은 Rth와 강력한 열 제거는 50–200kHz 스위칭을 허용하여 과열 없이 LCL 필터 및 자성체를 줄입니다.
• 가혹한 조건에서의 신뢰성: 먼지에 강한 캐비닛 설계, 내식성 콜드 플레이트 및 모니터링된 유량/온도는 45–50°C 환경에서 예기치 않은 중단을 줄입니다.
• 더 빠른 시운전 및 안정적인 작동: 예측 가능한 열 성능은 그리드 강하 및 FRT 이벤트 동안 감손 전략을 단순화하여 불필요한 트립을 최소화합니다.

전문가의 관점:
“Liquid cooling with engineered cold plates provides the thermal margin necessary to exploit wide bandgap switching speeds while ensuring reliability in high ambient and contaminated environments.” — IEEE Power Electronics Magazine, thermal management for WBG converters (https://ieeexplore.ieee.org)

실제 응용 분야 및 측정 가능한 성공 사례

• 펀자브 2MW/4MWh PCS 업그레이드: 공기 냉각 스택을 모듈식 핀 핀 콜드 플레이트로 교체하면 100kHz 스위칭에서 최대 Tj가 ~12°C 감소했습니다. 왕복 효율이 ~0.7% 향상되었고 캐비닛 풋프린트가 ~35% 감소했습니다. 먼지 관련 감손 사고는 여름 동안 >40% 감소했습니다.
• 신드 섬유 드라이브 개조: 소형 인버터의 마이크로 채널 플레이트는 50°C 주변 온도에서 열 트립 없이 더 높은 스위칭 주파수를 가능하게 했습니다. 유지 관리는 분기별 필터 교체로 전환되어 가동 중단 시간을 ~25% 단축했습니다.
• MV 인버터 파일럿(파키스탄 남부): 병렬 매니폴드가 있는 하이브리드 콜드 플레이트는 위상 간의 열 균일성을 개선하여 더 작은 LCL 필터를 가능하게 하고 FRT 및 무효 전력에 대한 유틸리티 테스트를 성공적으로 통과했습니다.

선택 및 유지 관리 고려 사항

• 열 설계 및 크기 조정
• 콜드 플레이트 기하학(핀 핀 vs 마이크로 채널)을 모듈 열 플럭스 및 냉각수 가용성과 일치시키고 최악의 경우 주변 온도(50°C)에서 ΔTj를 확인합니다.
• 베이스 평탄도 및 TIM 품질을 보장합니다. 본드 라인 두께를 확인합니다.
• 냉각수 및 재료
• 동결/부식 방지를 위해 물-글리콜 비율을 선택합니다. 구리 또는 알루미늄 및 밀봉 재료와의 호환성을 확인합니다.
• 오염을 방지하기 위해 살생물제를 포함하고 주기적인 냉각수 분석을 수행합니다. 가혹한 현장에서는 연간 냉각수 교체를 계획합니다.
• 유압 및 매니폴드
• 여러 플레이트에서 균형 잡힌 흐름을 위해 설계합니다. 필요한 경우 유량 제한기 또는 보정된 오리피스를 사용합니다.
• 서비스 가능한 QD 커플러 및 드립 트레이를 제공합니다. 조기 막힘 감지를 위해 압력 센서를 포함합니다.
• 환경 및 서비스
• 액체 루프를 먼지가 많은 공기 경로에서 격리합니다. ΔP 기반 경고와 함께 캐비닛 먼지 필터를 유지 관리합니다.
• 누출 감지 및 종료 로직을 구현합니다. 중요한 예비 부품(씰, 커플러, 센서)을 보관합니다.
• 검증
• 열량 측정 및 열 화상 카메라 테스트를 실행합니다. 디지털 트윈 모델과 상관 관계를 만듭니다. 실제 조건을 시뮬레이션하기 위해 먼지가 있는 필터로 성능을 검증합니다.

산업 성공 요인 및 고객 사용후기

• 열, 기계 및 제어 측면(모듈, 게이트 드라이브, LCL 필터 및 콜드 플레이트)의 공동 설계를 통해 시운전 시 잔류 위험을 줄입니다.
• 원격 측정(입구/출구 온도, 유량, 필터의 ΔP)을 통한 예측 유지 관리는 긴급 서비스 호출을 줄입니다.

고객 피드백:
“모듈식 콜드 플레이트는 열파와 먼지 계절 동안 접합부 온도를 안정화했습니다. 냉각을 과도하게 하지 않고 효율성 목표를 달성했습니다.” — 파키스탄 기반 ESS 통합업체 엔지니어링 책임자

미래 혁신 및 시장 동향

• 초저 Rth 및 감소된 압력 강하에서 위상 최적화 채널이 있는 적층 제조 콜드 플레이트
• 현장 서비스가 용이하도록 비글리콜 유전체 냉각수 및 통합 누출 방지 퀵 커넥터
• 실시간 오염 감지 및 자동 감손을 위한 내장형 마이크로 센서
• 파키스탄 현지화: 콜드 플레이트, 냉각수 준비 및 신속한 현장 개조를 위한 조립 및 서비스 센터

일반적인 질문 및 전문가 답변

• 어떤 것이 더 좋습니까: 핀 핀 또는 마이크로 채널 콜드 플레이트?
  핀 핀은 강력한 성능과 낮은 막힘 위험을 제공합니다. 마이크로 채널은 더 높은 압력 강하와 오염 민감성을 희생하여 더 낮은 Rth를 제공합니다. 하이브리드는 둘 다 균형을 이룹니다.
• 뜨거운 산업 현장에서는 어떤 냉각수를 사용해야 합니까?
  부식 억제제가 포함된 물-글리콜 혼합물(30–40% 글리콜)이 일반적입니다. 금속 및 씰과의 호환성을 확인하고 냉각수 유지 관리 계획을 수립합니다.
• 공장 환경에서 누출을 어떻게 관리합니까?
  드립리스 퀵 디스커넥트, 누출 센서 및 격리 트레이를 사용합니다. PCS 감손 및 안전 종료 절차와 경보를 통합합니다.
• 액체 냉각이 유지 관리를 복잡하게 만들까요?
  서비스는 예측 가능합니다. 필터 교체, 냉각수 점검 및 주기적인 센서 보정. 모듈식 매니폴드 및 QD는 플레이트 교체를 빠르게 만듭니다.
• 액체 냉각이 그리드 테스트를 통과하는 데 도움이 됩니까?
  간접적으로. 안정적인 열 여유 공간은 FRT/강하 이벤트 동안 감손을 방지하여 무효 및 실제 전력 지원을 유지하여 종종 테스트 결과를 개선합니다.

이 솔루션

파키스탄의 산업 환경은 공기 냉각 시스템에 부담을 줍니다. 모듈식 액체 냉각 방열판은 SiC 전력 모듈이 45–50°C, 먼지가 많은 조건에서 고주파수 및 고효율로 작동하는 데 필요한 열적 안정성을 제공합니다. 그 결과는 측정 가능합니다. ≥98% PCS 효율, >30% 더 작은 캐비닛, 더 적은 열 트립 및 더 긴 구성 요소 수명—섬유, 시멘트, 강철 및 새로운 산업 부문에서 더 빠른 시운전, 더 강력한 가동 시간 및 더 나은 ROI를 실현합니다.

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문서 메타데이터

최종 업데이트: 2025-09-10
다음 예정 업데이트: 2026-01-15