• 한국산업융합학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.219-226
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• 2019

This paper describes the development of a 500W DC/DC converter for use with a thermoelectric module(TEM). A thermoelectric device is a structure in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are electrically connected in series and thermally connected in parallel. There is a feature that an electromotive force is generated by making a temperature difference between both surfaces of a thermoelectric element. This feature can be used as a renewable power source without the need for fossil energy. The proposed converter boosts the low generation voltage of the thermoelectric element to secure the voltage for the grid connection. This converter is a combination of a resonant converter for boosting and a boost-converter for output voltage control. This structure has an advantage that a voltage can be stepped up at a high efficiency and precise output voltage control is possible. We carry out simulations and experiments to verify the validity.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.43-49
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• 2015

현재의 컴퓨터는 고성능화, 다기능화, 소형화, 경량화 등의 이유로 인해 기기 내부에서 발생하는 열량이 증가하고 있는 추세이다. 컴퓨터의 성능을 높이고 수명을 연장하기 위해서는 발열을 효과적으로 제어할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 열전소자를 이용한 열전냉각시스템을 구성하여 컴퓨터에 설치하였고, 실험을 통해 기존의 공기냉각시스템을 사용한 컴퓨터 내부의 온도분포와 열전냉각시스템을 함께 사용한 컴퓨터 내부의 온도분포를 측정한 후, 이를 비교하여 열전냉각시스템의 발열제어 성능을 알아보고자 하였다. 또한, 열전냉각시스템이 기존의 컴퓨터 냉각시스템을 대처할 수 있는 성능을 낼 수 있는지 예측해 보기 위해서 기존의 냉각시스템을 사용한 컴퓨터와 열전냉각시스템만을 사용한 컴퓨터 내부의 온도분포를 수치해석을 통해 예측하고 비교해 보았다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.589-602
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• 2024

열전 발전기(TEG)는 일반적으로 열 변환 효율이 높지 않다. 열전 발전기 모듈의 성능은 재료의 특성, 다리의 개수 외에도 다리의 형상에 따라 달라진다. 본 연구에서는 폐열을 효율적으로 수확할 수 있도록 열전소자의 다리 형상을 원통형, 큐브형 등 다양한 기하학적 구조로 모델링하여 전기적 특성을 수치상으로 비교하였다. 다리 형상에 따른 온도분포 및 발전량을 비교하였고 기존 Cube 모양이 가장 높게 나타났다. 냉각효과를 적용한 발전량을 비교한 결과 자연대류에서는 Cone, 강제대류에서는 Hourglass 모양이 가장 높았다. 본 연구 결과에 따르면 기하학적 구조가 열전 발전기의 효율에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다

• 수산해양기술연구
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• 제53권2호
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• pp.196-203
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• 2017

The renewable energy sources can be thought of one of the major measures to reduce greenhouse gas emissions in the industries. However, the utilization technology for those sources is approaching in the different matters. One of them, thermoelectric generation might be applicable to fishing industry. A various of internal combustion engines are used in a wide range of fisheries. After the ignition process, the heat passed out from the exhaust outlet. Recycling the heat could be not only an energy source but also reduction of green gas emission. Therefore, this study was designed to verify the feasibility of generation from wasted exhaust gas and analyze the performance. The designed experiment devices were connected with a data logger and an electric loader to quantify the currency and voltage. The devices were installed in a coastal fishing vessel for a gillnet fishery. During the whole fishing trips, the amount of generation was measured by engine rpm and the fishing operation procedures including vessel operations. At the maximum 1,500 rpm in the practical range, the generation amount was 113.6 W. The amount difference in relation to connection method was within 5 W: serial connection was 111.4 W and parallel connection was 115.8 W.

• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.90-97
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• 2021

본 연구에서는 산업현장에서 미활용되는 열에너지를 회수하여 유용한 전기에너지로 변환하기 위한 Bi2Te3 계열 열전소자를 제작하고 에너지회수 성능 및 물성을 도출하였다. 성능시험을 위하여 카트리지 히터 가열 방식의 가열블록과 냉매가 흐르는 냉각블록으로 구성된 전용 실험장치를 구성하였으며, 가열블록과 냉각블록에는 3×3 배열의 열전대를 장착하여 소자 양 면 온도와 열전달율을 도출하였다. 최소 온도차 27K부터 최대 온도차 172.2K까지 총 9가지의 온도차에 대해 실험을 수행하여 V-I curve와 P-R curve를 도출하였고 성능에 주요한 영향을 미치는 제벡계수 등 변수 7가지에 대하여 온도차에 대한 함수로 결과를 제시하였다. 최대 발전양 7.5W와 변환효율 11.3%의 결과로부터 개발된 열전소자의 열에너지 회수 성능의 타당성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.243-248
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• 2013

내연기관은 연료로 공급되는 에너지의 30~40%만을 동력에너지로 전환되고 나머지 60~70%는 손실에너지와 배기에너지로 버려지게 된다. 따라서 배기에너지를 회수한다면 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환시킬 수 있다. 열전발전기는 배기관에 위치하여 고온 열원과 저온 열원 사이에 온도차를 이용한다. 두 열원 사이에 온도차를 이용하여 전기적 에너지를 발생시켜 동력 에너지 등 여러 에너지로 변환 가능하다. 이 논문에서는 이러한 열전발전기의 특성을 예측하기 위해 수치해석을 통하여 여러 조건에 따른 열전발전기 특성을 예측하였다. 수치해석 결과 고온 열원과 저온 열원 간의 온도 차이가 클수록 발생하는 전력 역시 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.180-185
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• 2006

[ $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_{3}/Bi_{2}Te_{2.4}Se_{0.6}$ ]계 박막형 열전발전 소자에 의해 volt 단위의 비교적 고전압에서 microwatt 수준의 출력을 발생시킬 수 있었다. 최대 출력은 온도차와 2차 함수적인 관계가 있었고, 주어진 온도차에서 판형 모듈의 적층수에 비례하여 증가하였다. 판형 모듈의 적층수와 직렬/병렬 연결 조합의 변화에 의해 출력 전압과 전류를 조절할 수 있었다. 온도차에 대한 개회로 전압과 폐회로 전류의 변화는 직선성을 보였다. 개회로 전압은 직렬 연결의 경우 판형 모듈의 수에 의존하였지만, 병렬 연결의 경우에는 의존하지 않았다. 반면, 폐회로 전류는 직렬연결의 경우 판형 모듈의 적층수와 무관하게 일정한 값을 나타내었고, 병렬 연결의 경우 판형 모듈의 적층수에 비례하여 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.301-307
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• 2010

형상기억합금(SMA)을 이용한 액추에이션 방식은 차세대 의료기기 시장을 선도할 중요한 핵심기술이다. 그 이유는 인간의 손동작과 같은 유연성과 섬세한 움직임을 구현할 수 있어서 시술자의 정교한 최소침습술(MIS) 테크닉을 그대로 인체내 병변치료에 적용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 그러나 아직까지 SMA 액추에이터가 상용화에 크게 성공을 거두지 못한 이유는 SMA 고유의 히스테리시스(hysteresis)와 같은 비선형적 동특성이 아직 해결되지 못하고 있기 때문이다. 이러한 한계성을 극복해줄 수 있는 방안으로 본 저자는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자를 SMA 카테터에 결합하여 능동적이고 신속하게 급열 급랭할 수 있는 SMA 액추에이터를 특허등록하였고, 본 연구를 통해 열전소자의 연속전류의 단계적 전류증가에 따른 온도변화, 불연속 정전류 역전류에 따른 온도변화를 평가하고 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.436-443
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• 2017

최근, 지구온난화 등의 문제로 인해 새로운 에너지 기술의 개발이 화제가 되고 있다. 중규모 이상의 출력을 얻도록 최적화된 태양광 및 태양열, 풍력 발전과 같은 신재생에너지 기술과 다르게 에너지 하베스팅기술은 출력전력이 매우 작아 크게 주목받지 못하고 있다. 하지만 최근 모바일 산업이 활성화 되면서 에너지 하베스팅기술의 활용가치가 재평가 받고 있다. 또한, 최대전력점 추적방식기술 역시 활발히 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 일정한 저항부하를 위한 열전모듈의 새로운 최대전력점추적 제어방식을 제안한다. 열전 모듈(이하 TEM: Thermoelectric Module)의 V-I곡선특성과 내부저항을 분석하고. 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O(Perturbation and Observation)제어방식은 전압, 전류를 측정하기위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 CV제어방식보다 경제성이 떨어지지만 보다 정확히 MPP를 찾는다는 장점을 가진다. CV(Constant Voltage)제어방식은 전압센서 1개만 사용하기 때문에 경제적인 측면에서는 P&O제어방식보다 뛰어나지만, MPP가 정확히 못하다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 두 제어방식의 장점만을 가지고 TEM의 최대전력점(MPP)을 추적하도록 설계하였다. 제안된 MPPT 제어 방식은 PSIM 프로그램을 이용한 모의실험으로 확인하였으며, 하드웨어제작을 통해 제안된 MPPT제어 방식을 검증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.31-36
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• 2015

전자소자의 다기능, 고밀도, 고성능, 그리고 소형화는 전자 패키지 기술에 초미세 피치 플립 칩, 3D 패키지, 유연 패키지, 등 새로운 기술 패러다임 전환을 가져왔으며, 이로 인해 패키지 된 칩의 열 관리는 소자의 성능을 좌우하는 중요한 요소로 대두되고 있다. Heat sink, heat spreader, TIM, 열전 냉각기, 등 많은 소자 냉각 방법들 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 on-chip 액체 냉각 모듈을 Si 웨이퍼에 제작하고, 마이크로 채널 디자인에 따른 냉각 효과를 분석하였다. 마이크로 채널은 딥 반응성 이온 에칭을 이용하여 형성하였고, 3 종류 디자인(straight MC, serpentine MC, zigzag MC)으로 제작하여 마이크로 채널 디자인이 냉각 효율에 미치는 영향을 관찰하였다. 가열온도 $200^{\circ}C$, 냉매 유동속도 150 ml/min의 경우에서 straight MC가 약 $44^{\circ}C$의 높은 냉각 전후의 온도 차를 보였다. 냉매의 흐름과 상 변화는 형광현미경으로 관찰하였으며, 냉각 전후의 온도 차는 적외선현미경을 이용하여 분석하였다.