본 연구는 펠티어소자를 이용해 만든 냉각모듈의 냉각복을 개발하고, 냉각복의 객관적인 평가와 주관적 착용감의 분석을 통해 냉각모듈 유무에 따른 냉각복의 성능을 규명하는 것이다.3종 펠티어소자의 전압？전류량을 달리한 25가지 전원을 인가하여 실험에 사용할 전압？전류량을 선택하였다. 펠티어소자 전후면의 표면온도를 측정하여 6가지 수준(15℃, 10℃, 0℃, -10℃, -15℃, -20℃)의 저온면 온도를 설정하였다. 방열판 10종의 표면적과 △T(열을 가해주었을 때 방열판과 주위온도의 차이)를 계산하여 열 방출이 효율적인 방열판을 도출하였다. 위 결과를 바탕으로, 6종의 펠티어소자 전후면에 방열판과 방열팬을 부착하여 냉각모듈을 제작하였다. 항온박스 실험을 실시하여 냉각모듈의 냉각성능을 평가하였으며, 가장 냉각 효과가 뛰어난 냉각모듈을 의복에 부착시킨 냉각복 ...
본 연구는 펠티어소자를 이용해 만든 냉각모듈의 냉각복을 개발하고, 냉각복의 객관적인 평가와 주관적 착용감의 분석을 통해 냉각모듈 유무에 따른 냉각복의 성능을 규명하는 것이다.3종 펠티어소자의 전압？전류량을 달리한 25가지 전원을 인가하여 실험에 사용할 전압？전류량을 선택하였다. 펠티어소자 전후면의 표면온도를 측정하여 6가지 수준(15℃, 10℃, 0℃, -10℃, -15℃, -20℃)의 저온면 온도를 설정하였다. 방열판 10종의 표면적과 △T(열을 가해주었을 때 방열판과 주위온도의 차이)를 계산하여 열 방출이 효율적인 방열판을 도출하였다. 위 결과를 바탕으로, 6종의 펠티어소자 전후면에 방열판과 방열팬을 부착하여 냉각모듈을 제작하였다. 항온박스 실험을 실시하여 냉각모듈의 냉각성능을 평가하였으며, 가장 냉각 효과가 뛰어난 냉각모듈을 의복에 부착시킨 냉각복 프로토타입을 개발하였다. 착용 평가로 냉각모듈 부착 유무에 따른 객관적 냉각성능과 주관적 냉각성능을 비교？ 분석하고자 하였다.연구 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다.첫째, 펠티어소자에 인가되는 전압？전류량이 증가할수록 펠티어소자의 고온면과 저온면의 온도 차이가 큰 것으로 나타났다. 펠티어소자에 전원이 공급되었을 때, 고온면의 온도는 급속도로 증가하기 때문에 적당한 방열이 필요하였다. 따라서 냉각면의 온도가 낮고 고온면의 온도 상승폭이 적어 방열이 원활한 LCDM1-4020 펠티어소자가 가장 냉각 효율이 뛰어났다.둘째, 방열판의 공기 중 전달되는 열량을 산출한 결과를 바탕으로, 돌기가 많아 표면적이 큰 방열판(No.8)을 펠티어소자 고온면에 부착하고, 열 방출이 효율적이고 가벼운 방열판(No.7)을 펠티어소자 저온면에 부착하였다.셋째, 6종 냉각모듈의 냉각성을 비교하기 위해 항온박스 실험을 실시한 결과, 항온박스 내 온도를 6.6℃ 내린 냉각모듈의 냉각 효과가 우수한 것으로 나타났다.넷째, 착용 평가시 대부분 구간에서 냉각모듈을 부착한 의복이 미부착 의복 보다 낮은 의복 내 온？습도를 보이는 것으로 나타났다. 특히 두 의복간 1st layer의 윗 등 부분에서 3.54℃, 2nd layer에서는 4.9℃ 온도차이가 있었으며, 1st layer에서 33%의 의복 내 습도 차이를 보였다.다섯째, 프로토타입 냉각복 착용시 모든 구간에서 온열감과 습윤감을 덜 지각하였으며, 전체적인 쾌적감이 미부착 의복보다 더 큰 것으로 나타났다. 고온환경에서 운동 후, 냉각모듈 유무에 따른 무게감 차이가 없었다.기존의 coolant 냉각복은 3kg~7kg, PCM 의복은 2kg~5kg인 것에 비해 펠티어소자 적용 냉각복의 무게는 1.2kg으로 더 가볍다. 또한 운동시coolant와 PCM은 미부착 의복과 피부온 차이가 없으나, 펠티어소자를 부착한 냉각복은 미부착 의복과 1.65℃의 피부온 차이를 보였다. 따라서 펠티어소자를 이용한 냉각복이 기존 냉각복보다 가볍고 냉각 효과가 뛰어나서 고온 환경에서의 작업자복으로 상용화 가능성이 보인다.
본 연구는 펠티어소자를 이용해 만든 냉각모듈의 냉각복을 개발하고, 냉각복의 객관적인 평가와 주관적 착용감의 분석을 통해 냉각모듈 유무에 따른 냉각복의 성능을 규명하는 것이다.3종 펠티어소자의 전압？전류량을 달리한 25가지 전원을 인가하여 실험에 사용할 전압？전류량을 선택하였다. 펠티어소자 전후면의 표면온도를 측정하여 6가지 수준(15℃, 10℃, 0℃, -10℃, -15℃, -20℃)의 저온면 온도를 설정하였다. 방열판 10종의 표면적과 △T(열을 가해주었을 때 방열판과 주위온도의 차이)를 계산하여 열 방출이 효율적인 방열판을 도출하였다. 위 결과를 바탕으로, 6종의 펠티어소자 전후면에 방열판과 방열팬을 부착하여 냉각모듈을 제작하였다. 항온박스 실험을 실시하여 냉각모듈의 냉각성능을 평가하였으며, 가장 냉각 효과가 뛰어난 냉각모듈을 의복에 부착시킨 냉각복 프로토타입을 개발하였다. 착용 평가로 냉각모듈 부착 유무에 따른 객관적 냉각성능과 주관적 냉각성능을 비교？ 분석하고자 하였다.연구 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다.첫째, 펠티어소자에 인가되는 전압？전류량이 증가할수록 펠티어소자의 고온면과 저온면의 온도 차이가 큰 것으로 나타났다. 펠티어소자에 전원이 공급되었을 때, 고온면의 온도는 급속도로 증가하기 때문에 적당한 방열이 필요하였다. 따라서 냉각면의 온도가 낮고 고온면의 온도 상승폭이 적어 방열이 원활한 LCDM1-4020 펠티어소자가 가장 냉각 효율이 뛰어났다.둘째, 방열판의 공기 중 전달되는 열량을 산출한 결과를 바탕으로, 돌기가 많아 표면적이 큰 방열판(No.8)을 펠티어소자 고온면에 부착하고, 열 방출이 효율적이고 가벼운 방열판(No.7)을 펠티어소자 저온면에 부착하였다.셋째, 6종 냉각모듈의 냉각성을 비교하기 위해 항온박스 실험을 실시한 결과, 항온박스 내 온도를 6.6℃ 내린 냉각모듈의 냉각 효과가 우수한 것으로 나타났다.넷째, 착용 평가시 대부분 구간에서 냉각모듈을 부착한 의복이 미부착 의복 보다 낮은 의복 내 온？습도를 보이는 것으로 나타났다. 특히 두 의복간 1st layer의 윗 등 부분에서 3.54℃, 2nd layer에서는 4.9℃ 온도차이가 있었으며, 1st layer에서 33%의 의복 내 습도 차이를 보였다.다섯째, 프로토타입 냉각복 착용시 모든 구간에서 온열감과 습윤감을 덜 지각하였으며, 전체적인 쾌적감이 미부착 의복보다 더 큰 것으로 나타났다. 고온환경에서 운동 후, 냉각모듈 유무에 따른 무게감 차이가 없었다.기존의 coolant 냉각복은 3kg~7kg, PCM 의복은 2kg~5kg인 것에 비해 펠티어소자 적용 냉각복의 무게는 1.2kg으로 더 가볍다. 또한 운동시coolant와 PCM은 미부착 의복과 피부온 차이가 없으나, 펠티어소자를 부착한 냉각복은 미부착 의복과 1.65℃의 피부온 차이를 보였다. 따라서 펠티어소자를 이용한 냉각복이 기존 냉각복보다 가볍고 냉각 효과가 뛰어나서 고온 환경에서의 작업자복으로 상용화 가능성이 보인다.
주제어
#냉각모듈 펠티어소자 부착 냉각복 의복 내 미세기후 착용감 cooling module cooling garment with Peltier device microclimate wear sensation
학위논문 정보
저자
정예리
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
의류환경학과
지도교수
김은애
발행연도
2011
총페이지
xii, 112 p.
키워드
냉각모듈 펠티어소자 부착 냉각복 의복 내 미세기후 착용감 cooling module cooling garment with Peltier device microclimate wear sensation
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