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열전모듈을 적용한 냉동시스템

전문가 제언: ○ 냉동시스템은 동일 온도대의 저장실로 구성된 냉장고나 냉동고와 같은 단일온도의 용도, 그리고 저장 온도가 서로 다른 다수의 저장실로 구성된 냉장고에서와 같은 복수온도의 용도에 사용된다.

○ 증기압축사이클은 냉매(冷媒)를 압축하기 위해 압축기를 사용한다. 복수온도의 냉동사이클에 있어서는 일반적으로 온도가 가장 낮은 저장온도를 기준으로 사이클을 정한다. 이에 따라 압축기 용량은 크게 되고 효율은 낮아진다. 또한 압축기의 내부 온도가 올라가 압축기가 과열됨으로 이의 방지에 위한 냉각 장치가 보강되어야 한다.

○ 이에 대응하여 시스템에 다수의 압축기를 사용할 수 있다. 그러나 이러한 시스템은 구조가 복잡해 비용이 올라가고 전체 효율도 낮아진다. 따라서 이에 대한 방법의 하나로 열전소자(thermoelectric device)와 이에 결합된 열전달회로를 적용, 냉동시스템을 다단화하여 압축기에 걸리는 부하를 감소시킨다. 이에 따라 압축기 및 냉매의 선택의 폭이 커진다.

○ 또한 이 발명에 의한 냉동사이클에서 열전소자의 전류 방향을 반대로 바꾸기만 하면 제상운전이 가능하다. 따라서 제상을 위한 추가 장치가 필요 없어 시스템이 간단해진다.

○ 이 발명에 적용되는 열전소자는 peltier 효과를 이용한 소자로 증기압축사이클에 비해 구조가 단순하고 반응시간이 빠른 장점이 있다. 그러나 에너지효율이 매우 낮고 신뢰성이 보완되어야 하며 냉동능력당 가격이 높은 단점이 있다.

○ 따라서 열전소자를 이용한 이 기술은 가볍고 콤팩트해야 하는 소비전력이 적은 소규모 시스템과 온도가 매우 낮은 극저온 냉동시스템 등에 유리하다. 이 기술의 확대 적용을 위해서는 열전소자의 에너지효율과 신뢰성의 향상, 그리고 가격경쟁력 제고가 필요하다. 또한 시스템 전체의 효율향상을 위해 열전소자와의 열전달효율을 올리기 위한 열교환기술의 연구도 매우 중요하다.

저자: EMERSON CLIMATE TECHNOLOGIES, INC.
자료유형: 특허정보