손선풍기 냉각판 원리?(feat. 펠티어 효과)

요즘 나오는 무선 손선풍기를 보면 은색의 판이 달려있는 경우가 있습니다. 그리고 기능을 켜면 그 판의 온도가 차갑게 되는데요, 처음 그런 제품을 쓰는 사람은 얼음을 만지는 것과 같이 차가워 놀라기도 합니다.

 

 

전기저항을 이용해 온열판을 만드는 것은 이해가 가는데, 어떻게 하면 냉각판을 만들 수 있는 걸까요? 냉매제가 들어있지도 않은데 전기로 차가움을 만드는 원리에 대해 알려드리겠습니다.

 

 

 

 

 펠티어 효과란?

 

 

냉각을 만드는 장치는 펠티어 효과를 이용한 것인데요. 1834년 프랑스 물리학자 장 샤를 펠티어에 의해 발견된 현상으로, 서로 다른 두 종류의 반도체 물질에 전류를 흐르게 하면 열이 이동하는 현상을 말합니다. 그렇게 되면 한쪽 부분에서는 열이 흡수되어 온도가 상승하고, 반대쪽에서는 열이 방출되어 냉각이 일어납니다.

 

 

 

 

이러한 열의 이동을 활용해 특정 부위를 냉각시키는 것이 펠티어 효과입니다. 냉각판을 처음 접해본 사람은 신기할 수 있지만 펠티어 효과는 그리 복잡하지 않은 장치로 구현해낼 수 있습니다.

 

 

 

 

 펠티어 효과 적용 사례

 

 

다양한 분야에서 펠티어 효과가 적용되어 사용되고 있습니다. 휴대용 냉장고의 경우에 이 원리를 이용해 내부온도를 낮추고, 컴퓨터의 냉각시스템에 사용되기도 합니다.

 

 

 

그리고 의료분야에서 피부를 냉각시키는 장치나 자동차 시트를 시원하게 유지하는 장치에서도 이용이 됩니다.

 

 

 

 펠티어 효과의 한계

 

 

간단하게 냉각을 시킬 수 있지만 펠티어 효과는 한계가 분명히 있습니다. 첫째로, 열효율이 낮다는 것인데 펠티어 원리를 구현해내는 과정에서 전력을 많이 소모합니다. 그러므로 대부분 소형의 전자기기에서 냉각기능을 구현해냅니다.

 

둘째, 발열문제로 펠티어효과에서 냉각을 본다면 어느 부분에서는 발열이 생긴다는 것입니다. 한쪽은 차갑지만 어느 쪽은 뜨거워지므로 발열관리가 필요하고, 그것을 제대로 못했을 경우에는 과열로 인한 전기장치 손상이 생길 수 있습니다.

 

 

 

 

셋째, 냉각의 효율을 높이기 위해 반도체 소자를 설치하는데 비용이 증가할 수 있습니다. 큰 냉장고나 큰 냉각판을 만드는데는 펠티어효과를 이용할 수 없는 이유이기도 합니다.

 

하지만 분명의 소형기기에서는 펠티어효과를 이용하는 데 장점이 많으며, 여름철에는 사용자에게 큰 만족도를 줄 수 있습니다.