열전 냉각 모듈 소개

열전 기술은 펠티어 효과를 기반으로 하는 능동형 열 관리 기술입니다. 1834년 JCA 펠티어가 발견한 이 현상은 두 열전 재료(비스무트와 텔루라이드)의 접합부에 전류를 흘려주면 접합부가 가열되거나 냉각되는 현상입니다. 작동 중에는 직류 전류가 TEC 모듈에 흐르면서 한쪽에서 다른 쪽으로 열이 전달되어 차가운 쪽과 뜨거운 쪽이 생성됩니다. 전류의 방향을 반전시키면 차가운 쪽과 뜨거운 쪽이 바뀝니다. 또한 작동 전류를 변경하여 냉각 성능을 조절할 수 있습니다. 일반적인 단일 단계 냉각기(그림 1)는 두 개의 세라믹 판 사이에 p형 및 n형 반도체 재료(비스무트, 텔루라이드)가 있는 구조입니다. 반도체 재료 소자는 전기적으로는 직렬로, 열적으로는 병렬로 연결됩니다.

열전 냉각 모듈, 펠티어 소자, TEC 모듈은 고체 열에너지 펌프의 일종으로, 무게, 크기, 반응 속도 면에서 공간 제약이 있는 내장형 냉각 시스템의 일부로 사용하기에 매우 적합합니다. 조용한 작동, 파손 방지, 충격 저항, 긴 수명, 손쉬운 유지 보수 등의 장점을 가진 최신 열전 냉각 모듈은 군사 장비, 항공, 우주, 의료, 전염병 예방, 실험 장비, 소비재(정수기, 차량용 쿨러, 호텔 냉장고, 와인 쿨러, 개인용 미니 쿨러, 냉온 수면 매트 등) 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.

오늘날 열전 냉각은 가벼운 무게, 작은 크기 또는 용량, 저렴한 비용 덕분에 의료, 제약 장비, 항공, 우주, 군사, 분광 시스템 및 상업용 제품(온수/냉수기, 휴대용 냉장고, 차량용 쿨러 등)에 널리 사용되고 있습니다.

TEC 모듈에 대한 응용 공식 소개

Q_c= 2N[α(T_c+273)-LI²/2σS-κs/Lx(T_시간- 티_기음) ]

△T= [ Iα(T_c+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]

U = 2 N [ IL /σS +α(T_시간- 티_기음)]

ε = Q_c/UI

Q_시간= Q_{c +} IU

△T_최대= 티_시간+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (T_h+273) + 1]

I_{최대 =}κS/ Lαx [√2σα²/κx (T_h+273) + 1-1]

Iε최대 =ασS (T_시간- 티_기음) / L (√1+0.5σα²(546+ T_시간- 티_기음)/ κ-1)

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