(기계공학실험) 열전소자를 이용한 열전발전 회로

목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

◉ 실험 목적
열전소자를 이용하여 열전발전회로를 구성하고 열전소자의 발전량을 측정한다. 실험장비 구성에 대한 정확한 이해를 하고, 회로의 직렬 및 병렬연결에서의 최대 발생 전력량을 산출한다. 그 결과로부터 열전소자의 원리를 파악하고 Fin의 역할 및 최대 전력 생산을 위한 회로 구성을 이해한다.

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◎ Thermocouple
열전대는 두 금속선을 접합시켜 온도에 따른 전압의 차이를 이용해 열에너지를 전기에너지로 변환시켜 그 전류를 통해 온도를 측정하는, 현존하는 온도 변화의 수치를 가장 민감하게 감지할 수 있는 온도센서이다. 열전대의 처음으로 적용한 사람은 Seebeck으로 그 원리는 다음과 같다. 2종의 다른 금속선으로 폐회로를 만들어, 그 2종의 접합점이 다른 온도를 가지면 그 온도차에 대응하는 열기전력이 발생하여 폐회로에 열전류가 발생(=제벡효과(Seebeck Effect))하게 된다. 따라서 이때 생기는 전류의 크기를 측정하여, 한쪽(기준접점)의 온도를 일정온도로 (원칙적으로 0℃)유지하고, 열기전력(두 종류의 서로 다른 도체나 반도체의 두 끝을 접합하여 2접점을 다른 온도로 유지할 때 회로에 생기는 기전력)의 수치를 측정함으로써 다른 끝단(온도 접점)의 온도를 알 수가 있게 된다. 이때의 기전력을 Seebeck emf, 열전회로를 구성하는 두 종류의 금속 도체를 열전대라고 한다.
열전대는 다른 온도계에 비해서 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
- 응답이 빠르고 시간 지연(time lag)에 의한 오차가 비교적 적다.
- 적절한 열전대를 선정하면 0℃~2500℃온도 범위의 측정이 가능하다.
- 특정의 점이나 좁은 장소의 온도측정이 가능하다.
- 온도가 열기전력으로써 검출되므로 측정, 조절, 증폭, 변환 등의 정보처리가 용이하다.

◎ Multimeter
Multimeter는 여러 가지의 측정 기능을 결합한 전자 계측기이다. 보통 멀티 테스터(Multi Tester)라고 부르기도 하며, 전압계(Voltmeter), 저항계(Ohmmeter), 전류계 (Milliam meter)의 종합 계기라는 의미에서 VOM(Volt-Ohm Milli(ampere)meter)이라고 부르기도 한다.

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참고 자료

펠티어 소자를 이용한 소형 열 교환 장치 개발(Peltier effect), 서울대학교 대학원 by 이동욱, 2005 pp.13~219.
펠티어 소자의 PWM 전류제어를 이용한 알루미늄 판의 온도 제어, 한국과학기술정보연구원, by 방두열 외 2 명, 2006 pp.1~10
펠티에 소자 및 히트싱크를 이용한 최적 냉각성능에 관한 연구, 한국과학기술정보연구원 by 이동렬, 2006 pp.1~7
Fundamental of Heat and Mass transfer, by Frank P. Incropera, David P.Dewitt, 3.6절 Heat Transfer from Extended Surface, pp.53~90.
Fundamentals of Thermodynamics 7th ed, willey by Claus Borgnakke, Richard E. Sonntag, 2009 pp.232~283.