초록 ▼

2. 개발내용 및 결과
가. 기술개발내용
1) 현지조사 자료를 활용한 전자 냉각기 냉각용량 계산.쿠웨이트 현지 조사를 통한 자료를 바탕으로 전자 냉각기의 냉각용량 산출
2) 열전반도체 최적화 설계 및 제작 : 산출된 전자 냉각기의 냉각용량을 기반으로 열전반도체 설계 및 제작
3) 열전 유니트 설계 및 제작 : 열전반도체와 히트파이프를 적용한 열전 유니트 설계 및 제작
4) 공기유로 설계 및 제작.사막기후의 모래먼지를 고려한 전자 냉각기의 공기유로 설계 및 제작
5) 열전 유니트 기본 성능시험 : 제작

2. 개발내용 및 결과
가. 기술개발내용
1) 현지조사 자료를 활용한 전자 냉각기 냉각용량 계산.쿠웨이트 현지 조사를 통한 자료를 바탕으로 전자 냉각기의 냉각용량 산출
2) 열전반도체 최적화 설계 및 제작 : 산출된 전자 냉각기의 냉각용량을 기반으로 열전반도체 설계 및 제작
3) 열전 유니트 설계 및 제작 : 열전반도체와 히트파이프를 적용한 열전 유니트 설계 및 제작
4) 공기유로 설계 및 제작.사막기후의 모래먼지를 고려한 전자 냉각기의 공기유로 설계 및 제작
5) 열전 유니트 기본 성능시험 : 제작된 열전 유니트의 방열 성능 시험
6) 시제품 조립 및 생산.각종 시힘을 수행할 수 있는 전자 냉각기 시제품 제작
7) 공인인증기관을 통한 시험 : 냉방능력 및 전기적 특성 등을 공인인증기관을 통해 시험, 쿠웨이트 현지적용시험
나. 기술개발결과
1) 쿠웨이트 현지의 800mm(W)x590mm(D)x1,200mm(H) 판넬을 기준으로 외 기온도 60℃, 직사광선 하 판넬표면온도 80℃ 조건에서 내기온도를 45℃ 이하로 유지하기 위한 냉방능력은 해당 조건에서 190W 이고, 이를 외기온도 60℃ 조건에서의 최대 냉방능력으로 환산했을 때 500W가 됨.
2) 산출된 냉방능력에 따라 열전반도체 최적화 설계된 사양은 다음 표와 같으며 이에 따라 열전반도체를 설계 제작하여 25개 시료에 대해 Z-meter로 성능지수 (Z-value) 를 측정한 결과 2.54로 측정되었으며, 수명 평가를 위한 10개의 시료에 대한 20/90 시험 결과 열충격 사이클 수 48,000회 이상으로서 B₁₀수명이 5.3년으로 예측되었음.
3) 전자 냉각기의 성능은 방열부에 의해 크게 좌우되므로 단위 유니트 당 발열량이 500W가 되도록 흡열부와 방열부의 히트파이프 모률을 설계 제작 하였으며, 제작된 열전 유니트의 방열성능을 시험한 결과 495.8W로서 목표치에 근접한 결과를 얻을 수 있었음.
4) 열전 유니트 4세트와 브로워형 송풍팬을 대향형으로 배치하여 내부 공기유로를 단순화힘으로써 본체의 무게를 줄일 수 있도록 하였으며, 미세 먼지에 취약한 SMPS형 전원공급장치와 제어기는 본체와 분리하여 따로 구성함으로써 미세 모래 먼지 유입이 차단된 판넬 내부에 설치할 수 있도록 설계 제작함.
5) 원clr적으로 냉방능력은 칼로리미터를 적용해 측정해야 하나 전자 냉각기의 특성 상 풍량이 적어 공인인증기관의 측정 설비로는 정확한 측정이 불가능하였음. 한국기계전기전자시험연구원 유체기계센터장의 조언에 따라 냉방능력 및 전기적 특성을 측정하기 위해 사전에 자동차부품연구원을 통해 분진 시험을 거친 시제품을 열환경 조성 챔버에 설치하여 판넬 내외부 온도차를 측정하여 판넬 외기온도 61.4℃ 조건에서 판넬 내기온도는 39.1℃로 측정되었음. 이를 냉방능력으로 환산하면 200.5W로서 설계 목표치인 190W보다 5%높은 값으로서 외기온도 60℃/내기온도 60℃일 때 목표치인 최대 냉방능력 500.0W를 상회할 것으로 예측됨.
6) 현장적용시험은 쿠례이트 Doha West 발전 및 담수화 플랜트에서 수행하였으며, 2년 간의 현장적용시험 기간 중 1년 이상 정상적으로 가동하고 있음.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 7
• 제 1 장 서론 ... 8
• 제1절 개발기술의 중요성 ... 8
• 제2절 기술개발 목표 및 내용 ... 13
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 15
• 제1절 자료 조사 및 냉각 용량 설계 ... 15
• 제2절 전자 냉각기 설계 및 제작 ... 27
• 제3절 성능시험 ... 64
• 제 3 장 결론 ... 76
• 제1절 과제수행결과 요약 ... 76
• 제2절 인증 ... 77
• 제3절 향후 계획 ... 77
• 부록 A. 냉방능력 시험성적서 ... 80
• 부록 B. 분진 시험성적서 ... 83
• 부록 C. 열화상 분석 시험성적서 ... 84
• 끝페이지 ... 84