LED 광원을 이용한 피부미용기기의 방열설계에 대한 수치적 연구

LED 광원을 이용한 피부미용기기의 방열설계에 대한 수치적 연구

함 정 균^*, 신 윤 찬^*, 조 홍 현^†

*조선대학교, 일반대학원 기계공학과

†조선대학교, 기계공학과

Numerical Study on the Design of Heat Dissipation in the Skin Care Device using LED Light

Jeonggyun Ham

, Yunchan Shin

, Honghyun Cho

*Graduate school of Mechanical Engineering, Chosun University, Gwangju 501-759, Korea

†Department of Mechanical Engineering, Chosun University, Gwangju 501-759, Korea (Received : Nov. 09, 2016, Revised : Dec. 19, 2016, Accepted : Dec. 23, 2016)

Abstract : Nowadays, the portable skin care devices are widely used due to the convenience, low cost, and short using time. Therefore, a lot of study on the development of skin care devices have been conducted. In this study, the heat generation and distribution of skin care devide using LED light is investigated and the effect of temperature on the skin is predicted by using CFD analysis. As a result, the heat generation of LED increases as the power consumption of the portable LED skin care device increases. When the power consumption is 4.223 W, average LED temperature of model 1 increases by 42.1°C, while it decreases by 1.7°C for model 2 and model 3 compared to that of model 1. Average temperature of LED and FPCB for model 2 is lower than that for model 3. Moreover, it is distributed on the surface uniformly because the some vents for heat rejection are located at the center of mask where heat is concentrated.

Keyword : Efficiency, Skin temperature, LED, Power consumption

1. 서 론

8)

인류의 역사가 도래한 이후 인간의 외형적 욕구를 만 족시키기 위해 고대부터 미용행위는 꾸준히 행해져 왔 다. 고증에 따르면 삼국시대의 경우 영육일치 사상으로 남녀 모두 몸을 청결하게 유지하며 아름답게 꾸몄으며 백제인의 경우 화장품 제조기술과 화장법을 일본에 전 했다고 알려져 있다. 또한 고대 이집트인들은 태양광선 으로부터 피부 보호를 위해 피마자 나무 기름을 사용하 였으며 그리스 로마시대에는 메이크업이 일반화되었다 고 알려져 있다. 이와 같이 미용은 인류의 역사와 더불 어 발전해왔으며 이러한 흐름은 현대사회까지 이어져

†Corresponding Author 성 명 : 조 홍 현

소 속 : 조선대학교 기계공학과

주 소 : 광주 동구 필문대로 309 조선대학교 전 화 : 062-230-7050

E-mail : [email protected]

내려오고 있다. 현대사회의 경우 소득향상으로 인해 현 대인은 이전 보다 삶의 질의 향상에 대해 깊은 관심을 갖고 있으며 특히 개인의 미적 만족을 위한 미용에 대 한 관심은 증가하고 있다. 또한 통계청의 장래인구 추 계에 따르면 2015년 여성인구는 2,531만 명으로 예측 되는 남성 인구보다 약 1만 명을 초과할 것으로 예상된 다. 그리고 고령화로 인해 상대적으로 수명이 긴 여성인 구의 증가 등의 요인과 상대적으로 미에 대한 관심이 적 은 남성인구 또한 과거에 비해 미용에 대해 긍정적 인식 이 늘고 있어 미용 산업과 관련된 주요 소비인구 크게 증가하고 있으며 이에 미용 산업의 규모도 꾸준히 증가 하고 있다[1]. 현재 세계 미용기기 시장규모는 2010년 20억 달러에서 매년 7%씩 성장하여 2016년에는 29억 달러 규모로 성장할 것으로 예측되고 있다[2].

지금까지 피부미용의 경우 화장품, 뷰티 샵, 미용 성 형 등을 중심으로 성장이 이루어져 왔지만 이러한 미용 행위는 다수의 시간과 고비용의 지출로 인해 휴대용 미 용기기에 대해 많은 관심을 받고 있으며 이에 피부 미 용기기 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Lee et al.[3]은 피부미용에 효과가 있는 쑥 및 기타 한약

재의 혼합추출물을 피부에 공급하며 피부미용에 적합한 최적 온도를 일정하게 유지하는 휴대용 피부미용 기기 의 개발을 수행하기 위해 기기의 온열자극 회로 설계에 대한 연구를 수행하였으며 RT-PCR 분석 결과 37℃

온열자극과 광 자극의 복합자극을 주었을 때 대조군에 비해 collagen Ⅰ의 발현량은 4.9배, collagen Ⅲ의 발현량이 1.3배 증가됨을 보고하였다. Jeon et al.[4]

은 피부에 놓인 온냉자극기의 작동조건에 따른 피부의 영향성에 대해 전산유체역학을 이용하여 연구를 수행하 였으며 온냉자극의 주기가 느려짐에 따라 온냉자극의 상호간섭이 줄어 온자극과 냉자극이 깊게 전달됨을 언 급하였다. 또한, Cha et al.[5]은 피부염 치료 효과가 있는 파장대인 Red(633 nm), Blue(415 nm), Yellow(595 nm)를 선정하여 한국인 평균 얼굴 크기 를 조사한 후 LED(Light emitting diode)를 Mask 크기에 맞게 25 W급 LED Module을 설계하여 COMSOL 프로그램으로 해석을 수행하였다. Kim et al.[6]은 통합 LED 모듈을 이용한 안면 피부 미용 기 기를 설계하였으며, 눈 주위의 피부를 집중 관리 할 수 있는 1차 시작품을 제작하였다. 그리고 Kim et al.[7]

은 LED 조사 에너지와 파장에 따른 피부 세포에 미치 는 효과에 대하여 실험을 수행하였다. 그 결과, 상처 회 복 실험은 660 nm 파장의 광에서 모든 조사 시간에서 상체 크기가 감소하였으며, 세포 재생 실험은 590 nm 파장의 광을 20분간 조사하였을 때 세포 재생효과를 확 인하였다고 보고하였다. 이와 같이 미용 산업의 소비층 이 다양해지고 미용에 대한 수요가 증가함에 따라 피부 미용기기의 설계에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 하 지만 지금까지 주요 진행된 피부미용기기 설계에 대한 연구는 주로 피부에 미용기기를 접촉한 상태로 수행하 기 때문에 작동상의 불편함과 오작동시 위험성이 있기 때문에 이를 극복하기 위한 노력이 필요하다.

최근 기술의 발전과 더불어 광기술을 미용에 이용하 려고 하는 시도가 많이 진행 중에 있다. 광치료는 수천 년 전부터 이집트, 인도, 중국 등에서 피부질환 환자를 치료하는 의료기술로 널리 알려진 치료기법으로 광원을 이용하여 피부 내 생화학적 반응을 촉진시키는 원리를 이용하여 손상된 피부조직을 치료하는 요법이다[8].

LED 광원기술의 발달은 광치료 기기설계를 보다 용이 한 환경으로 조성하며 상처, 염증 치유, 피부재활 등 다 양한 효과가 있는 LED 광원을 조합 시 피부미용에 도 움을 준다고 보고하였다[9]. 그러나 기존의 피부미용기 기에 대한 연구는 LED 파장만을 고려한 설계가 대부분 이며, 실제 착용 시의 안면 피부온도를 고려한 연구는 미비하며, LED와 FPCB의 발열온도를 고려한 연구는 전무하다. 또한 과도한 LED 광원용량은 피부 미용기기 의 발열을 유발하여 제품의 파손을 야기할 뿐만 아니라 피부에 과도한 열을 가하여 오히려 피부미용에 악영향 을 줄 수 있다.

이에 본 연구에서는 LED 광원을 이용한 피부 미용 기기의 발열이 피부에 미치는 영향에 대해 CFD 해석을 통해 피부온도에 끼치는 영향을 조사하였다. 이를 위하 여 LED 광원을 이용한 피부미용 마스크에 통풍구를 설 치하여 안면마스크 내부의 발열온도를 낮추기 위한 연 구를 진행하였으며, 이를 통하여 안면피부에 적절한 온

도를 유지할 수 있으며 피부미용의 효과를 향상시킬 수 있는 휴대용 피부미용기기의 개발에 기여할 수 있을 것 으로 기대된다.

2. 장 해석 모델링 및 방법 2.1 절 모델링

본 연구에서는 휴대용 LED 피부미용기기의 설계에 있어 방열성능에 대한 기초 연구를 수행하였다. 휴대용 LED 피부미용기기는 복잡한 형상을 갖기 때문에 해석 을 위해 3차원 설계프로그램인 CATIA V5를 이용하여 제품의 설계를 간략화하여 해석을 수행하였다. 휴대용 LED 피부미용기기는 크게 ABS 재질의 케이스, FPCB(Flexible Printed Circuit Board), LED module로 이루어진다. Fig. 1은 본 연구에서 제안된 휴대용 LED 피부미용기기의 기본 형상과 해석에 사용 된 모델들을 보여준다. model 1은 기본 형상을 가지는 해석모델이며, model 2와 model 3은 케이스 표면에 LED와 FPCB를 냉각하는 동일한 면적을 갖는 통풍구 를 다르게 설치하여 해석을 진행하였다. model 1의 경 우 제품의 중심부에 세로 방향으로 통풍구가 설치된 반 면 model 3의 경우 제품의 중심으로 가로방향으로 제 품 측면에 세로 방향으로 통풍구를 설치하였다.

(a) model 1(Baseline) (b) model 2

(c) model 3

Figure 1 Three kinds of product model

Table 1은 해석 모델 형상에 대한 자세한 정보를 제 시하고 있다. 안면 피부온도의 영향성을 평가하기 위해 두상에 대한 모델링을 우선적으로 수행하였으며 제품과 두상간의 최단거리는 10 mm로 설정하여 모델링을 수 행하였다. Table 2는 해석을 위하여 사용된 제품의 각 각의 물성치를 나타내고 있다. 해석에 이용된 모델을 구성하는 Mesh와 Node의 수는 약 1,365,000개로 이

루어져 있으며 CFD 해석은 모델을 구성하는 Mesh 품 질에 의해 해석의 정확성에 큰 영향을 준다. 본 연구에 서는 Skewness는 0.25 이하, Orthogonal quality는 0.85 이상으로 높은 Mesh 품질의 보장할 수 있는 조 건에서 해석을 수행하였다.

Item _(kg/m3) _{(J/kg·℃)}  _(W/m·℃)

Height (mm) 218

Width (mm) 206

Air hole number 0 6 7

Exposed area (mm2) 0 1,260

Area of face skin

(mm2) 23,000

Table 1 Geometry information of the models

Item _(kg/m3) _{(J/kg·℃)}  _(W/m·℃)

Case 1,820 882 0.23

FPCB 1,850 1,200 0.29

LED module 2,960 856 1

Face skin 1,200 4,100 0.45

Table 2 Material properties

2.2 절 지배방정식

휴대용 LED 피부미용기기의 방열설계와 더불어 기 기로부터 방출된 열이 안면피부 온도에 미치는 영향성 에 대한 수치해석을 진행하기 위해 정상상태에서 비압 축성 유체의 층류 유동을 바탕으로 질량 및 운동량 방 정식과 에너지 보존 방정식을 이용하여 해석을 진행하 였으며 해석에 적용된 각각의 수식은 다음과 같이 표현 할 수 있다.

- 연속방정식(Continuity equation)



 ∇  (1)

- 운동방정식(Momentum equation)





 ∇ · ⊗  ∇  ∇ _{ (2)}

여기서 는 응력텐서(Stress tensor)이며 아래와 같이 표현할 수 있다.

  



∇ ·



- 에너지 방정식(Energy equation)



^

 

 ∇ ·^ ∇ ·  · ∇

 ∇ · · ·__

(4) - 부력(Buoyant forces)

_^{  }^ (5) - 복사열전달(Radiation)

또한 LED에서 발생하는 열이 피부에 영향을 보다 정확하게 파악하기 위해 복사열전달 모델인 Discrete Transfer Model을 적용하였으며 이는 식(6)으로 표현 할 수 있다.



_

^_^__

 

_



(6)

여기서 _는 경계면에서의 복사의 세기이며, _{는 평} 균 복사 세기이다.

2.3 절 해석방법 및 조건

휴대용 LED 피부미용기기가 안면에 착용에 대한 유 동 해석을 위한 설계 조건은 Fig. 2와 같다. LED에서 발생되는 열은 전도에 의해 FPCB와 제품 표면으로 전 달되며 제품의 표면에서는 주변 공기와 대류열전달에 의해 휴대용 LED 피부미용기기에 누적된 열을 제거한 다. 또한 LED에서 발생된 열은 복사열전달에 의해 피 부에 전달되며 LED 표면과 피부에서는 주변 공기와 대 류열전달을 이룬다. 휴대용 LED 피부미용기기의 발열 이 피부의 영향성을 평가하기 위해 아래의 가정 하에서 해석을 수행하였다.

∙피부미용제품에 사용된 모든 LED는 동일한 열을 발산한다.

∙LED의 소비전력 중 85%는 열로 전환된다.

Figure 2 Boundary condition and heat transfer mechanism

Item Minimum Average Maximum

Current (I) 0.02 0.04 0.06

Power (W) 0.0225 0.0561 0.0918

EA 46

_ 0.85

Total power

(W) 1.173 2.581 4.223

Table 3 Specification of IR-LED and power

∙안면 피부조직은 동일한 열물성(밀도, 비열, 열전 도율 등)을 갖는다.

∙해석에 사용된 재질의 열물성은 등방성을 갖는다.

∙피부조직은 동일한 두께를 갖으며 노출된 피부로부 터 8 mm 떨어진 지점에서 피부온도는 34℃_{로 일} 정하며 인간이 휴식 시 신진대사에 의한 발열열량 인 1 met(58.2 W/^)이 지속적으로 발열한다.

휴대용 LED 피부미용기기에는 LED는 IR-LED로 총 46개 설치된다. Table 3는 해석에 사용된 LED 의 자세한 사양과 총괄용량을 보여주고 있다. 본 해석 모 델 대칭된 형상을 지니기 때문에 대칭조건을 이용하여 해석 시 형상의 절반에 대해 해석을 진행하였다.

3. 장 해석결과 및 고찰

3.1 절 휴대용 LED 피부미용기기의 구성요소에서의 온도 고찰

소비전력이 큰 LED의 조명의 경우 다량의 열이 발 생하며 과도한 열의 발생은 제품의 수명을 단축시키는 주요 원인이다. 또한 휴대용 LED 피부미용기기의 사용 환경은 제품 착용 시 피부접촉이 이루어질 수 있기 때 문에 과도한 열의 발생은 피부 화상을 야기할 수 있다.

따라서 휴대용 LED 피부미용기기의 열 및 유동 설계에 서는 LED의 온도제어가 중요한 요소 중에 하나이다.

Fig. 3은 LED의 소비전력 변화에 따른 LED의 평균 온도 변화를 보여준다. LED의 소비전력의 증가는 LED의 온도 증가를 유발시킨다. 본 해석에서 기본모델 인 model 1의 경우 소비전력이 1.173 W에서 4.223 W로 증가함에 따라 LED의 평균온도는 28.4℃에서 42.1℃로 증가된다. 반면에 휴대용 LED 피부미용기기 의 케이스 표면에 통풍구가 설치된 모델인 model 2와 model 3의 경우 소비전력이 1.173 W에서 4.223 W 로 증가함에 따라 LED의 평균온도는 약 28.1℃에서 39.4℃로 증가하여 기본 모델인 model 1에 비해 LED 의 평균온도 증가정도가 감소함을 확인하였다. 통풍구 의 유무는 LED의 평균온도를 감소시키는데 영향을 주 지만 통풍구의 위치는 LED 평균온도에 거의 영향을 주 지 않는 것으로 확인되었다. 휴대용 LED 피부미용기기 는 적외선 LED에서 방출되는 파장을 통해 안면 피부의 노화를 방지하며 피부재생력을 향상시키는 역할을 하기

때문에 LED의 수명은 제품의 수명과 밀접한 연관이 있 다.

20 30 40 50

4.223 W 2.581 W

1.173 W LED surface temperature (oC)

Power consumption (W) model 1

model 2 model 3

Figure 3 Average temperature of LED according power consumption

300 310 320 330 340 350 360 370 380

0 20 40 60 80 100 120

Efficiency (%)

Junction temperature (K) Efficiency Electrical power

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

Electrical power (W)

Figure 4 Average temperature of FPCB according to power consumption

Park et al.[10]은 정선 온도에 따른 LED 패키지 의 효율관계를 제시하였으며 정선 온도의 증가는 LED 의 효율감소를 야기한다고 보고하였다. Fig. 4는 본 연 구에서 제시된 제품의 정선 온도에 따른 LED 패키지의 효율을 보여주고 있다. Fig. 4에서 확인할 수 있듯이 소비전력의 증가는 정선 온도의 증가를 야기하며 또한 정선 온도의 증가는 LED 패키지의 효율을 감소시킨다.

본 연구 결과에 따르면 LED의 소비전력이 최소인 1.173 W 조건에서 LED의 평균온도는 약 28℃ 내외 로 나타났으며 이때 LED 효율은 5% 정도임을 확인할 수 있다. 최대 소비전력인 4.223 W에서 LED의 평균 온도 40℃ 내외이며 정선 온도에 따른 효율은 4% 내 외로 나타나 약간의 효율 감소가 있는 것으로예상되었 다. Fig. 5는 LED 출력변화에 따른 FPCB의 평균온 도 변화를 보여준다. LED에서 발생된 열은 전도열전달 에 의해 FPCB로 전달되기 때문에 소비전력이 증가함 에 따라 FPCB의 온도는 증가한다. model 1의 경우

소비전력이 1.173 W에서 4.223 W로 증가함에 따라 FPCB의 온도는 25℃에서 30℃로 증가하였다. 반면에 통풍구가 있는 model 2와 3의 경우 model 1에 비해 낮은 온도 변화를 보였다. model 2와 model 3에서 FPCB의 평균온도는 유사하게 나타났지만 소비전력이 증가함에 따라 model 2의 경우가 model 3에 비해 평 균온도가 0.2℃ 낮게 나타났다.이는 통풍구의 배치가 FPCB의 LED 및 FPCB의 냉각에 영향을 미치기 때 문이다. Fig. 6은 소비전력 변화에 따른 LED와 FPCB의 온도 분포를 보여준다. 기본 모델인 model 1 의 경우 제품의 상부를 중심으로 하여 고온이 분포되며 소비전력이 1.173 W에서 4.223 W로 증가함에 따라 상부 중심부와 외각 부분의 LED와 FPCB의 온도의 차는 점점 증가함을 보인다. 이는 LED의 소비전력의 증가로 인해 발생하는 열에 대한 충분한 방열이 이루어 지지 않아 제품의 중심에 열누적이 발생했기 때문이다.

반면에 통풍구가 있는 model 2와 model 3의 경우 model 1에 비해 주변 공기로 열배출이 원활히 이루어 져 열누적이 적게 나타남을 알 수 있다. 특히, model 2의 경우 model 3에 비해 LED와 FPCB의 온도가 균 일하게 분포하는 것으로 나타났는데, 이는 통풍구의 위 치에 대한 영향으로 사료된다. Model 2의 경우 통풍구 가 세로 방향으로 제품의 중심에 집중적으로 배치된 반 면 model 3의 경우 제품의 중심과 측면에 배치가 된

다. 발열이 발생하는 LED는 제품 상부 중심에 열누적 이 발생하기 때문에 통풍구가 가로 방향으로 배치된 model 3보다 세로 방향으로 배치된 model 3의 경우 가 보다 원활한 방열이 이루어진 것으로 확인되었다.

20 25 30 35 40

4.223 W 2.581 W

1.173 W Average temperature (o C)

Power consumption (W) model 1

model 2 model 3

Figure 5 Average temperature of FPCB according to power consumption

Item P=1.173 W P=2.581 W P=4.223 W

model 1

model 2

model 3

Figure 6 Temperature distribution in the LED and FPCB according power consumption

3.2 절 휴대용 LED 피부미용기기의 발열에 따른 피 부 온도분포에 대한 고찰

안면 피부는 항상 노출되기 때문에 안면 피부온도는 신체 상태와 더불어 주변 환경에 의해 쉽게 변화한다.

일반적으로 휴식 시 정상적인 피부온도는 약 30°C

~31°C 사이로 알려져 있으며 피부온도가 31°C 초과 시 피부 노화가 급하게 진행된다. 피부온도가 41°C 이 상인 경우 피부에 함유된 콜라겐 섬유, 탄력 섬유 등

의 단백질을 분해하는 MMP(Matrix Metallo Pro tease)가 생성되어 피부의 탄력이 감소, 주름 증가, 홍

조 현상심화로 인해 피부 노화가 가속화된다. 휴대용 LED 피부미용기기에 설치된 LED의 용량이 과도한 경 우 제품 착용 시 제품으로부터 발생되는 열로 인해 LED 광원에 의한 피부 미용효과보다 피부의 고온 노출 로 인해 오히려 피부 노화를 야기하는 부작용이 발생한 다. Fig. 7은 소비전력 변화에 따른 평균 안면 피부온 도의 변화를 보여준다. 기본 모델인 model 1의 경우 model 2와 model 3에 비해 높은 평균 안면 피부온도 를 보이며, 소비전력이 1.173 W 에서 4.223 W로 증 가함에 따라 안면 피부온도는 31°C에서 31.3°C로 약 간 증가하였다. 이는 LED에서 방사된 열에너지가 안면 피부에서의 대류열전달과 피부의 낮은 열 흡수율을 갖 기 때문이다.

Fig. 8은 안면 피부 표면에서 온도의 변화를 보여준 다. model 1의 경우 소비전력에 무관하게 안면의 피부 온도는 안면의 중심을 기준으로 약 33.5°C에서 34°C 의 온도로 넓게 형성됨을 보여준다. 반면 model 2와 model 3의 경우 안면 피부의 전체에 걸쳐 피부온도가 약 0.5°C 낮아짐을 보여준다. 특히, model 3의 경우 model 2에 비해 안면 피부온도가 낮게 나타났다. 안면 피부 표면에서 온도의 변화는 앞에 제시된

Fig. 3의 model 2와 model 3의 LED 평균온도와 유사하게 나타났다. 또한, Fig. 6에서 보여주듯이 model 2가 model 3보다 균일하며 낮은 온도분포를 보여준다. 안면 피부로 전달되는 열은 복사열 전달에의 해 전달되기 때문에 model 2의 안면 피부온도는 model 3보다 낮게 나타나야 한다. 본 연구에서 model 3의 안면 피부온도가 model 2에 비해 낮고 균일한 안 면 피부온도를 갖는 것인 대류열전달에 의해 열손실이 model 2에 비해 크기 때문이다.

Item P=1.173 W P=2.581 W P=4.223 W

Model 1

Model 2

Model 3

Figure 8 Temperature distribution on the skin surface according to power consumption

30.0 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0

4.223 W 2.581 W

1.173 W Average skin temperature (oC)

Power consumption (W) model 1

model 2 model 3

Figure 7 Average skin temperature according to power consumption

Fig. 9는 제품과 안면피부 주변공기의 속도 벡터 분 포를 보여준다. 대칭면에서 속도 벡터의 분포를 볼 때 안면 피부 주변에서 model 3의 공기의 속도 벡터는 model 2에 비해 크게 나타남을 확인할 수 있다. 이로 인해 안면 피부의 온도는 model 2에 비해 낮게 나타난 다. 하지만 제품 주변에서 공기의 속도 벡터를 볼 때 model 2의 경우 제품의 표면 주변에서 다른 모델에 비 해 활발한 속도 벡터를 갖기 때문에 LED와 FPCB의 온도가 낮게 나타남을 확인할 수 있다.

5. 장 결론

본 연구는 휴대용 LED 피부미용기기의 발열이 안면 피부에 미치는 영향성을 조사하기 위해 통풍구의 형상 이 서로 다른 3개의 모델에 대하여 CFD 해석을 수행 하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.

(1) 휴대용 LED 피부미용기기의 소비전력 증가는 LED의 발열량을 증가시킨다. 통풍구가 없는 model 1의 경우 소비전력이 4.223 W일 때 LED의 평균온도는 42.1°C 까지 증가한 반면 model 2와 model 3의 경우 약 39.4°C로 낮아 (2) LED와 FPCB의 온도는 model 2의 경우진다.

model 3에 비해 낮고 균일하게 나타났다. 이는 model 2의 경우 열이 집중되는 제품 중심부에 통풍구가 존재하기 때문이다.

(3) model 1의 안면피부 온도는 소비전력에 영향을 받지 않는 반면 model 2와 model 3의 경우 안 면피부 온도가 감소하였다. 또한, 안면 피부온도 는 model 3의 경우 model 2에 비해 균일하며 낮게 나타났다. 이는 model 3의 경우 안면 피 부주변의 공기의 속도벡터가 활발하여 피부에 누적된 열을 제거하기 때문이다.

사용 기호

 Gravity

 Enthalpy

_ Specific total enthalpy

_ Blackbody emission intensity

_ Spectral radiation intensity which depends on position and direction

_ Absorption coefficient

_ Scattering coefficient

 Pressure

 Radiation intensity source term

_ Momentum source

_ Buoyancy source

 _Time

 Temperature

 _Velocity

그리스 문자

 Identity matrix

 Thermal conductivity

 Viscosity

 Density

_ Reference density

 In-scattering phase function Ω Solid angle

참고문헌

1. Choi, S.G., Park, K.S., “Health Care – beauty”, KYOBO Securities Research Center Vol 1, (2015).

Item model 1 model 2 model 3

Symmetric surface

3D vector

Figure 9 Velocity vector of air for three models

2. The Future of the Medical Aesthetic Devices Market to 2016, GBI Research, (2010).

3. Lee, J., Oh, J.Y., Jang, S.G, Development of a Personal Compound Stimulus Device for Skin-care, The Institute of Electronics Engineers of Korea – System and Control, 49(1), 294-295 (2012).

4. Jeon, B.J., Lee, S.H., Kim, E.J., Lee, S.D., Choi, H.G., A numberical study of the effect of warm and cool stimulations of the skin tissue, Korean Society of Computational Fluids Engineering, 130-131 (2012).

5. Cha, J, S., Yun, J, P., Park, M, S., Eo, I, S., Suh, E, S., Research on Facial Skin Treatment Device using LED, Conference of The Korean Institute of Electrical Engineers, 86-87 (2016).

6. Kim, J, N., Kim, K., Kim, J, J., Chong, W, S., Park, S, Y., Kim, D, D., Design of Device for Skin Care using Integrated LED Module, Conference of the Korean Society Of Precision Engineering, 865 (2016).

7. Kim, S, J., Lee, Y, W., Experimental Study on LED Irradiating Effects on Human Cell with the Change of the Energy and Wavelengths, Journal of Korean Institute of Information Technology, Vol. 14, No. 1, 79-84 (2016)

8. Roelandts, R., A New Light on Niels Finsen, a Century after His Nobel Prize, Photodermatol.

Photoimmunol. Photomed., No. 21, 115-117 (2005).

9. Hamblin, M.R., Demidova, T.N., Mechanisms for Low-Light Therapy, Proc. SPIE, 614001-614001-12 (2006).

10. Park, J., Shin, M.W., Lee, C.C., Optics Letter 29, No.22 (2004).

11. SAS IP, Inc. CFX Documentation (2010).