8. 펠티에 — 전류를 뒤집으면 식는다 · Dr. Yoo's mRNA Vaccine Synthesiser Mechanism, First Steps

펠티에 소자는 전류를 흘리면 한 면이 차가워지고 다른 면이 뜨거워지는 판입니다. 그리고 전류의 방향을 뒤집으면 차갑던 면이 뜨거워집니다.

이 한 문장이 이 기계의 크기를 정했습니다. 히터와 냉각기를 따로 둘 필요가 없으니 열을 다루는 자리가 판 한 장으로 줄어듭니다. 그래서 PCR 모듈과 HMM 모듈이 같은 밑동을 쓸 수 있었습니다(→ 2강).

받침의 크기를 밀어 보세요. 필요한 열출력과 흔한 펠티에의 실제 능력이 함께 보입니다.

Loading…

Qmax 는 온도차가 0일 때의 값입니다. 실제로 쓰는 온도차에서는 그 30~50% 만 나옵니다 — 카탈로그를 읽는 요령입니다.

Python Runs in your browser

# 알루미늄 받침을 1.8 °C/s 로 밀려면 몇 W 가 드나.
# (알루미늄 비열 0.90 J/g·K, 밀도 2.70 g/cm^3)
c_al, rho = 0.90, 2.70

print("%-12s %-10s %-12s %-12s" % ("받침 부피", "질량", "1.8 °C/s", "2.6 °C/s"))
for v in (1, 2, 4, 8):
    m = v * rho                      # g
    C = m * c_al                     # J/K
    print("%8d cm³ %8.1f g %10.1f W %11.1f W" % (v, m, C * 1.8, C * 2.6))
print()

# 흔한 TEC1-12706 이 실제로 쓸 수 있는 열출력은?
Qmax = 50          # W, 그런데 이것은 '온도차 0' 일 때의 값이다
for frac, dT in [(0.50, 15), (0.40, 25), (0.30, 35)]:
    print("온도차 %2d °C 쯤에서 쓸 수 있는 열출력 ≈ %.0f W (Qmax 의 %.0f%%)"
          % (dT, Qmax * frac, frac * 100))
print()
print("→ 1~4 cm³ 받침이면 12706 한 장으로 넉넉하고,")
print("   8 cm³ 를 넘어가면 아슬아슬해진다. 받침을 작게 만드는 것이 가장 큰 설계 지렛대다.")

살 수 있는 펠티에

부품	Qmax	ΔTmax	Imax	크기	값
TEC1-12706	50 W (Th 25 °C)	66 °C	6.4 A	40×40×3.9 mm	싼 등급
TEC1-12708	71 W	66 °C	8.5 A	40×40	싼 등급
TEC1-12710	85 W	66 °C	10.5 A	40×40	싼 등급
Adafruit 1330 (모듈만)	~72 W (14 V/6 A)	—	~6 A	40×40	$11.95
Adafruit 1335 (방열판·팬 조립품)	같음	—	5 A	—	$34.95
Tark(구 Laird) CP · UTX · PCX 계열	다양	—	—	—	견적 문의
Ferrotec Bi₂Te₃	다양	—	—	—	견적 문의

처음 만들 때는 Adafruit 1335 처럼 방열판과 팬이 이미 붙은 조립품이 편합니다. 펠티에는 뜨거운 면의 열을 못 빼면 그냥 망가집니다 — 방열이 부품의 일부입니다.

🤔 Check yourself

논문의 받침이 96웰 블록이 아니라 튜브 하나짜리인 것이 부품 고르기에 뜻하는 바는?

🤔 Check yourself

카탈로그의 Qmax 50 W 를 그대로 믿으면 안 되는 까닭은?