초록 ▼

1. 최종목표
CFD를 활용한 냉각핀 표면온도와 내부온도 분포에 관한 시뮬레이션을 수행함으로써 냉장기능을 유지하기 위한 펠티에소자의 용량을 선정하고, 균일한 냉각조건 확보를 위한 공기순환 경로를 결정하고자 하였다. 또한, 시뮬레이션에서 도출된 결과를 바탕으로 시제품을 제작하여 부경대학교 건축환경설비 연구실에 설비되어 있는 항온항습실을 활용하여 하절기 온도조건에서 개발대상 제품의 실제운전에 따른 성능평가를 수행함으로써 제품의 성능과 개선방향을 도출하는 것이다. 일반적인 가정용 냉장고에서 냉각능력을 고려하기 위해서는 하절기를 대상

1. 최종목표
CFD를 활용한 냉각핀 표면온도와 내부온도 분포에 관한 시뮬레이션을 수행함으로써 냉장기능을 유지하기 위한 펠티에소자의 용량을 선정하고, 균일한 냉각조건 확보를 위한 공기순환 경로를 결정하고자 하였다. 또한, 시뮬레이션에서 도출된 결과를 바탕으로 시제품을 제작하여 부경대학교 건축환경설비 연구실에 설비되어 있는 항온항습실을 활용하여 하절기 온도조건에서 개발대상 제품의 실제운전에 따른 성능평가를 수행함으로써 제품의 성능과 개선방향을 도출하는 것이다. 일반적인 가정용 냉장고에서 냉각능력을 고려하기 위해서는 하절기를 대상으로 운전성능 평가를 수행하는 것이 당연하며, CFD를 이용한 시뮬레이션과 항온항습실에서의 실제운전상황 재현을 통해서 제품의 성능을 최적화하고, 제품의 높이를 최소화에 관한 지속적인 개발의 기준을 정립하고자 하였다.
2. 개발내용 및 결과
문헌조사를 통하여 제품의 성능평가 방법을 도출하였으며, 현재 시판중이 와인 냉장고와 화장품냉장고에 비교하여 공기의 유로가 협소하여, 방열을 위한 히트싱크의 선정이 최우선 과제임을 도출하였다, 그리고, 히트싱크의 성능 극대화를 위한 여러 가지 방법자료를 검토하였다. 제품의 열손실을 최소화하기 위한 방법과 제품의 디자인을 동시에 고려한 시제품의 설계를 진행하였으며, 펠티에소자의 용량선정과 히트싱크의 용량선정 과정에서 히트파이프를 적용한 시스템의 구성으로 제품의 냉각성능향상이 기대된다.
3. 사업성과
○ 기술적 성과
제품의 개발과정에서 CFD를 수행하고 결과를 예측한 후 제품의 형상을 결정함으로써 시제품의 제작이 용이하였으며, 전열효과 개선을 위한 히트파이프의 적용으로 제품의 성능이 10%이상 향상되었다. 그리고, 제품의 설계과정에 있어서 단열성능확보를 위한 구조검토를 진행할 수 있었으며, 양산이 가능한 제품의 설계가 완료되었다.
○ 경제적 성과
중소기업에서 보유하기 어려운 다양한 고급 장비를 활용한 측정평가 시스템을 구성함으로써 제품의 기술향상에 크게 기여할 수 있었다.
○ 활용성과 등
현재까지 여러 가지 형태의 다양한 냉장기능을 구비한 가전제품이 출시되었으나, 모두 장시간 보존을 위한 것으로 잦은 사용을 유도하는 제품은 없었다. 따라서, 가전제품의 개발에 관한 틈새시장 공략을 위한 모델이 될 것으로 판단된다.
4. 향후추진계획
본 연구용역에서는 냉장시스템을 위주로 시험평가를 진행하였지만, 제품의 고급화를 위해서 냉장과 온장을 병행하도록 설계가 가능해 질것이다. 그리고, 제품의 업그레이드는 대체식품으로서가 아닌, 가족의 사랑을 담을 수 있는 여러 가지 형태의 전자제품 개발의 시발점이 되어, 타 가전제품 생산업체의 모델이 되므로 가전제품 시장의 새로운 트랜드를 구성하게 될 것이다. 또한, 본 과제의 수행결과를 기반으로 냉장과 온장이 동시에 가능한 제품을 개발하여 당사의 제품만으로 상차림이 가능하도록 할 것이며, 나아가서는 충전기능 포함함으로써 식탁이 아닌 도시락으로써의 기능도 가능해 질것으로 판단된다.

목차 Contents

• 3. 과제별 세부 집행내역...1
• I. 조성 금액...1
• II. 과제개발비 집행내역...1
• 개발결과의견서...3
• 최종보고요약서(초록)...4
• 목 차...6
• 제 1 장 서론...7
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적...7
• 제 2 절 열전냉각방식...8
• 1. 열전효과의 발견...8
• 2. 열전소자의 원리...9
• 3. 열전소자의 일반특성...11
• 제 3 절 국내·외 관련 기술의 현황...12
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...15
• 제 1 절 펠티에소자의 냉각성능 평가...15
• 1. 실험목적...15
• 2. 실험방법...16
• 3. 실험결과...17
• 4. 실험결과의 고찰...19
• 제 2 절 히트싱크 위치에 따른 방열효과 시뮬레이션...20
• 1. 시뮬레이션의 목적...20
• 2. CFD 해석방법...21
• 3. 해석모델의 작성...25
• 4. 계산결과...26
• 제 3 절 진동세관형 히트파이프의 적용가능성 검토...30
• 1. 진동세관형 히트파이프...30
• 2. 진동세관형 히트파이프의 성능시험...32
• 제 4 절 시제품 제작...36
• 제 3 장 사업성과...40
• 제 4 장 결 론...41