<개요>

 

펠티에 효과란?

 

1900년대 초에 이론적으로 확립된 기술로 전류가 흐르면 전도성 물질의 여러 층의 양끝 온도차이가 지속되는 현상입니다. 다음 현상을 이용하여 만든 전자 소자를 펠티에 소자라고합니다. 전류가 흐르며 온도차이가 생기게 되면 뜨거운 부분을 더욱 냉각시켜 줌으로써 차가운 부분을 더욱 차갑게 만들어 주어 냉기를 생성합니다. 물론 뜨거워지는 부분을 효율적으로 냉각시킴으로써 가능하며, 이를 이용한 가전으로는 여러분들이 잘 알고 계시는 소형 냉장고에 사용됩니다. 뿐만 아니라 초기 펜티엄 프로세서의 CPU 냉각 장치로도 사용했었다고도 하네요~ 하지만... 냉각 과정에서 수분을 끌어오는 특성 때문에 더 이상 CPU 냉각장치로는 사용되지 못했다고 합니다.

냉동 공조등의 기계적인 기술에 비해 턱 없이 부족한 효율 때문에 소형 기기에 제한적으로 사용되지만 그래도 없는것 보단 있는것이 낫기! 때문에 저희는 오늘 무더운 여름을 극복하기 위해 펠티에 소자에 대해 공부하도록 하겠습니다 ^^

 

 

원리에 대해 좀 더 구체적으로 말씀드리자면, 금속과 N형 반도체가 형성된 폐 회로에서 전류를 흘리지 않을 경우의 에너지 대역은 다음과 같이 분포하게 됩니다.

 

 

 

 

이 상태로 전압을 가해 전류를 흐르게 하면 N형 반도체의 페르미 준위가 반도체 내부에서 경사를 이루게 되고 양쪽 금속 사이에는 전위차가 생기게 됩니다.

 

 

이 때 전자의 관점에서는 금속에서 N형 반도체로 넘어가면서 열(에너지)를 흡수하여 에너지 대역을 넘게 되고 반대로 N형 반도체에서 금속으로 넘어갈 때 낮은 에너지 대역으로 넘어가면서 열(에너지)을 방출하게 됩니다. 따라서 한 쪽면은 차가워 지고, 한 쪽 면은 뜨거워 지는 효과가 발생합니다.

 

- 출처 : http://jojo.namoweb.net/webEL/Esyj333/1-4-7.htm# -

 

서론에서 이미 말씀 드렸지만 소자의 효율 만큼이나 뜨거워진 면을 식히는 것도 매우 중요한 일입니다. 따라서 펠티에 소자를 사용하시기 위해서는 소자 뿐만이 아닌 다음과 같은 준비물이 함께 있어야 합니다.

 

 

<필요한 부품>

 

 

Peltier	Fan	Heat Sinking Plane

 

 

위의 세가지 구성은 매우 기초적인 구성입니다. 펠티에 소자의 발열부 열을 방출시키는 용도로 방열판과 팬을 사용합니다.

방열판과 펠티에 소자의 발열부를 접착시킬 때 반드시 '써머 구리스'를 발라주셔야 더욱 냉각이 잘됩니다. 

 

 

 

<조립 사진>

 

 

조립 이후 앞면의 모습입니다. 현재 보이는 면이 냉기를 방출하는 부분입니다.

 

 

 

 

뒷면 사진입니다. 발열판을 흡수된 열기를 배출시키기 위한 Fan 입니다.

 

 

 

그 밖에 냉기를 배출하기 위한 방열판 및 쿨링패드, 소형 Fan을 사용하기도 합니다. Peltier 소자의 제조업체의 레퍼런스 구성을 보시면 좋은 제품의 경우 영하 까지 온도를

낮출 수 있는 제품도 있습니다. 앞서 말씀드렸듯이 펠티에 소자로는 소형 냉장고, 소형 에어컨 등을 만드는 용도로 사용할 수 있습니다. 

해당 제품의 경우 Peltier와 FAN의 정격이 12V로 오렌지 보드를 이용하여 ON/OFF 제어를 하기 위해서는 릴레이를 사용해야 합니다.