열전소자를 이용한 냉장고용 제빙모듈 특성분석 (Performance Evaluation of Ice Production Utilizing the Thermoelectric Module for the Residential Refrigerators)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 23권 / 4호 / 5 ~ 13페이지
· 저자명 : 박상호, 이재근, 권영환, 안영철

초록

본 연구에서는 가정용 냉장고 제빙 시스템에서 제빙 성능을 높이기 위해 열전모듈(Thermoelectric module, TEM)을 적용하고자 이론적인 분석을 통해 세부 사양을 결정하였고 제빙성능 특성을 실험적으로 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
(1) 일일 제빙량 4.5 kg/day 기준 25.4W의 냉각능력이 필요하였으며, 냉각 성능이 다른 3가지의 열전소자 분석을 통하여 Sample #2가 가장 적합한 것으로 분석되었다.
(2) 방열판의 경우 낮은 차압에 높은 방열량을 가지는 설계가 필요하였으므로 핀의 두께를 최소화하고 방열판 베이스를 얇게 설계하여 Prototype 3의 방열판이 가장 적합한 결과를 나타내었다.
(3) 열전소자의 전극을 변화시켜 이빙 히터로 적용 가능성을 도출하였으며, 용량 증가로 인한 제빙량 증가는 미미한 수준으로 최적 용량은 110W로 나타났다.
(4) 플라스틱 및 알루미늄의 트레이의 제빙량은 각각 0.8 kg/day, 2.2 kg/day로 열전도율이 높은 알루미늄이 높게 나타났으며, 유량 증가에 따른 제빙량 변화는 미미하였다. 열전소자 제빙모듈의 경우 14CMH에서 19CMH로 증가하였을 경우 제빙량이 3.3 kg/day에서 4.6 kg/day 까지 증가되는 것을 확인 하였으며 열전소자의 최대 냉각 성능 계수(COP)는 1.95로 분석되었다.
(5) 제빙량 개선 목표치를 바탕으로 이론적으로 분석한 열전모듈의 성능사양에 대해 실제 장치를 제작하여 실험적으로 분석을 수행한 결과 제빙 목표량에 부합되는 결과를 도출하였다

영어초록

In this study, the ice production of the thermoelectric module applied to the conventional aluminum tray is investigated in the residential refrigerators. Currently, ice in the refrigerator produces inside the aluminum tray using cold air of the evaporator. The speed of ice production is an important factor in the refrigerator. The thermoelectric module consists of an aluminum tray, a thermoelectric element, a heat sink and a DC power supply. The design factors for the thermoelectric module are the electrical property, the structure of the heat sink for improving heat transfer, the flow rate and temperature of cold air supplied from the evaporator. The speed of ice production in the thermoelectric ice module was measured two times higher than that of the conventional Al ice tray because the thermoelectric module was cooled down by the -15℃ air supplied from the evaporator. The coefficient of performance of the thermoelectric module was measured at 1.95.

참고자료

· 없음