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2014.12.22 02:00

열전소자 갖고 놀기

조회 수 2001
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2013/02/06




``DSCF1351.jpg

열전소자를 갖고 놀려다가 그만 하나를 깨먹고 말았습니다.

양면테이프를 통해 붙였는데, 다시 떼어낼 때 분리되어 버렸습니다.




``DSCF1352.jpg

이런 기회(?)도 흔치 않은 것 같아 확대경으로 절단면을 찍어 보았습니다.




``DSCF1355.jpg




``DSCF1357.jpg

가장 아래 부분은 연결 방향이 다른 것이 보입니다.

각 금속 막대들은 전부 직렬 연결이 되어 있기 때문입니다.




``DSCF1358.jpg

다른 분리된 면의 사진입니다.




``DSCF1359.jpg

눈으로는 어떤 것이 p형 반도체고 어떤 것이 n형 반도체인지 확인하기가 어렵습니다.




``DSCF1361.jpg

다시 전체적인 사진입니다.




``DSCF1362.jpg

정상적인 열전소자의 경우에도 빛을 통과시켜 보면 내부 접합의 모양을 확인할 수 있습니다. 




``DSCF1363.jpg

열전소자에 전원을 공급하기 위한 SMPS입니다.




``DSCF1364.jpg

열전소자를 포맥스에 끼워서




``DSCF1365.jpg

방열판을 붙이고




``DSCF1366.jpg

케이스를 붙이고




``DSCF1367.jpg

벌써 2년 가까이 된 사진을 보니 뭘 만드려고 했는지 기억이 가물가물하군요.




``DSCF1368.jpg




``DSCF1369.jpg

발열부 쪽에 집에 굴러다니는 CPU 쿨러를 붙여 보았습니다.




``DSCF1370.jpg

마땅히 고정할 방법이 떠오르지 않아 아래쪽 방열판에 걸쳐 낚시줄을 감아 묶었습니다.




``DSCF1371.jpg

냉각 모듈이 완성되었습니다.




``DSCF1372.jpg

냉각 모듈을 끼울 스티로폼 박스의 뚜껑입니다.

이것을 보니 전기식 아이스박스를 만드려고 했던 것 같습니다.




``DSCF1373.jpg




``DSCF1374.jpg

스티로폼 박스의 몸체 부분입니다.

안쪽에 온도 측정을 위해 넣어 놓은 온도계 선이 보입니다.



 스티로폼 박스의 내부 부피, 벽면의 열전달, 열전소자의 데이터시트를 참고해서 섭씨 4도까지는 적당한 시간 내에 냉각이 될 것으로 예상하였으나, 실제로는 온도가 떨어지는 속도도 너무 늦고 최저 온도도 15도 정도에 불과하였습니다. 가장 문제가 될 만한 부분은 제작 정밀도에 따른 냉각 모듈의 성능 하락이라고 봅니다. 방열판과 쿨러는 정확한 열적 성능을 구하지 못했기 때문입니다. 또한 해외의 열전소자 냉장시스템을 보면 스티로폼 상자 뿐만이 아닌 부직포 등을 이용해 매우 두꺼운 단열 벽을 만드는 것도 있었습니다. 열전소자 자체의 낮은 성능을 보완하기 위해 벽면 단열에 많은 신경을 쓰는 것도 중요하다는 결론입니다.


 만약 열전소자로 어떤 냉각 장치를 만들어 보고 싶으시다면, 소형 시스템이 될 수록 열전소자의 장점이 발휘된다는 점이 중요합니다. 대략 수십W 수준의 입력 전력의 시스템을 만들 때에는 일반적인 냉동 사이클과 열전소자의 COP가 유사하게 나오는 것으로 조사하였습니다. 소비전력과 냉각능력이 큰 시스템일수록 열전소자보다 냉동 사이클의 효율이 더 커집니다.


 또한 열전소자가 가지는 장점 중 시스템 구성이 매우 간단하다는 것도 휴대용 시스템에 적용하기에 좋은 점입니다. 따라서 열전소자로 에어컨, 일반 냉장고 등을 만드는 것 보다는 캔 냉장고, 폐열 회수 발전기, 휴대용 보온(냉)장치 등을 만드는 것이 훨씬 유용할 것이라는 결론을 내렸습니다.


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