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열전 냉각장치

전문가 제언: ○ 열전소자(thermoelectric devices)는 소자의 양단에 직류전압이 걸리면 소자의 한 쪽에서 다른 쪽으로 열이 이동하는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 소자다. 열전소자는 특히 압축기가 필요한 냉매증기압축 사이클이 아니면서 간단한 구조로 냉각이 가능해 소규모 냉각장치에 많이 이용된다. 또한 간단한 스위치조작에 의해 가열과 냉각을 쉽게 바꿀 수 있어 다양한 용도에 이용된다.

○ 이러한 장점에도 불구하고 열전소자는 기본 특성상 에너지전환 효율이 낮다. 그리고 이런 성능을 유지하는 데도 소자의 고온부에 대한 폐열 발산이 필수적이다. 따라서 많은 열전 냉각장치에는 고온부 폐열을 효과적으로 이동시키기 위해 열전달 유체와 순환펌프를 적용한다. 또한 폐열을 주위로 효과적으로 발산하기 위해 열교환기, 팬 등을 사용한다.

○ 이와 같은 여러 부품을 사용하는 열전 냉각장치는 추가되는 부품과 복잡한 구조로 비용 상승은 물론 소비전력이 증가, 효율이 떨어지고 소음과 고장률이 올라간다. 따라서 펌프나 냉각팬을 사용하지 않는 새로운 열 발산 구조가 필요하다. 이에 대해 열전소자에 직접적인 기계적 힘을 가하지 않고 열전달 유체를 확실하게 접촉시키고 펌프나 냉각팬이 없이 대류 열전달을 촉진시키는 구조를 갖는 이 발명은 효과적이다.

○ 열전소자는 고유의 장점에도 불구하고 에너지전환 효율의 한계와 열전소자의 경제성 미흡 등으로 전력소모가 크게 문제되지 않는 소규모의 콤팩트 제품에 주로 사용된다. 열전소자의 적용 확대를 위해서는 열전소자의 성능 및 효율 손실을 최소화하기 위해 고온부 폐열을 효율적으로 제거하기 위한 열전달 기술이 발전되어야 한다. 또한 근본적으로 열전소자에 대한 고효율 소재 개발과 경제성 강화를 위한 양산기술이 중요하다.

저자: 4ENERGY LIMITED
자료유형: 특허정보