펠티어 소자(Peltier Effect Module) / 열전소자

펠티어 소자란?

 

펠티에 효과(Peltier Effect) 를 이용한 전자 소재.

 

펠티에 효과란 프랑스의 물리학자 장 펠티에가 1834년에 발견해 1900년대 초에 이론적으로 확립된 기술이다.

 

전류를 흘려주면 전도성 물질 여러 층의 양 끝에 온도 차이가 지속되는 현상을 이용한 것으로 저온 냉각을 필요로 하는 반태편의 고온부분을 강제 냉각 시키면 저온부의 열이 고온쪽으로 전달되는 것이다.

(요약 : 전압의 차이가 열의 차이로 전환되는 효과, 열의 흐름이 극성에 따라 한쪽으로 열이 몰려 한쪽은 차갑고 한쪽은 뜨거워지는 원리)

 

펠티어 소자는 열전 소자 라고도 불리우며, CPU 냉각이나 미니 냉장고 등에 사용된다.

 

별도의 구동부 없이 전원만 인가해도 냉방 효과를 구현할 수 있고 온도가 내려갈수록 잉여 자유 전자가 줄어들어 노이즈를 줄일 수 있다는 장점이 있어 소음에 민감한 장비 등에 사용한다.

 

그러나, 펠티어 소자만 장착하면 뒷면이 뜨러워지고 효율이 떨어지는 문제가 있어 펠티어 소자의 고온부에 큰 방열판을 부착하여 열을 방출해 줘야 하는 단점이 있다.

냉각 성능의 2배의 부담을 버티는 방열판과 팬이 필요하기 때문에 공간의 제약이 적은 산업용에 많이 사용되었다.

 

펠티어 소자는 탁상용 소형 제습기 등에 많이 사용되었는데 흡기구에는 방열판을 대고 배기구는 열을 뺏는 부분으로 하여 제습 용량이 크지는 않지만 간단하게 제습 효과를 볼 수 있기 때문이다.

 

위에서 설명했듯이, 펠티어 소자는 저온부, 고온부가 있기 때문에 냉각 또는 발열 기능 2가지를 구현할 수 있으며

이러한 장점을 통해 펠티어 소자를 이용한 냉각/가열 기능을 포함한 텀블러 홀더 등이 개발되고 있다.

(구글, 네이버 등에 차량용 냉온컵홀더 등을 검색하면 쉽게 찾아볼 수 있다.)

 

 

 펠티어 소자는 일상생활의 어디에서 사용되고 있을까?

 

펠티어 소자는 냉온장고, 휴대용 쿨러, 정수기, 소형가전 등에 자주 사용되고 있다.

 

컴프레서 방식의 냉각방식과 펠티어 방식의 냉각방식 2가지가 많이 사용된다.

각각의 방식이 어떠한 장단점으로 인해 어디에 사용되는지 알아보자.

 

컴프레서 방식은 공간이 넓어도 단시간에 급속 냉각이 가능하고 냉매가 있어 에어컨이나, 가정용 냉장고 등에 많이 사용되지만 작은 공간에서 사용할 때에는 소음이 크로, 가격적으로 비싸다는 단점이 있다.

 

펠티어 방식은 소음과 진동이 작고, 별도의 구동부가 필요하지 않아 얼음 정수기나 와인 냉장고 등에 사용한다.

그러나 주변 온도 대비 온도를 떨어뜨리는 원리를 이용하기 때문에 주변온도의 영향을 받고 급냉 등 의 효과를 볼 수 없다는 단점이 있다.

 

 

펠티어 소자를 왜 선호할까?

 

펠티어 소자는 소음이 적어 소리에 예민한 사람들에게 유리하며, 상대적으로 가볍고 휴대성이 좋다는 장점이 있다.

 

또한, 펠티어 소자 특성상 저온, 고온 두가지 모두 효과를 내기 때문에 미니 온장고/냉장고 등에 많이 사용된다.

시중에 판매하고 있는 6L 냉/온장고 등을 찾아보면 10만원 내외의 가격에 냉장고, 온장고 두가지 효과를 볼 수 있어 화장품 보관함, 치량용 냉장고 등으로 사용한다.