KITECH 생산기술 전문지

본 연구는 펠티에(Peltier) 소자를 활용한 건식 온도제어 시스템을 개발하고, 기존 실리콘 오일 기반 온도 교정 방식의 대체 가능성을 탐색하는 데 목적이 있다. 기존의 액체 항온조 방식은 온도 제어 시간이 길고, 작업자의 안전 문제 및 근골격계 질환을 유발하는 등의 단점이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 펠티에 소자를 적용한 건식 온도 교정 장치를 설계 및 제작하였다. 펠티에 소자는 전류 조절을 통해 정밀한 냉각 및 가열이 가능하며, 소형화, 친환경성, 무소음 등의 장점을 갖는다. 연구에서는 영하 40도에서 영상 100도까지의 정밀한 온도 제어를 실현하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 및 PID(Proportional–Integral–Derivative) 제어 방식을 적용하였다. 또한, 냉각 성능을 극대화하기 위해 공냉과 수냉을 결합한 방열 시스템을 설계하여, 펠티에 소자의 발열부 온도를 효과적으로 제어하였다. 실험 결과, 본 시스템은 기존 실리콘 오일 방식보다 온도 응답 속도가 현저히 빠르며, 2분 이내에 영하 40도까지 냉각하고 1분 안에 영상 100도까지 가열할 수 있음을 확인하였다. 또한, 다채널 온도 교정 기능을 추가하여 여러 개의 센서를 동시에 교정할 수 있도록 설계하였으며, 자동화된 저항 측정 기능을 통해 데이터의 신뢰성을 향상시켰다. 본 연구에서 개발한 시스템은 센서 교정뿐만 아니라 반도체 테스트, 의료 및 생명과학, 전자기기 성능 평가 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있다. 향후 연구에서는 초저온 및 고온 확장 모델 개발과 다중 센서 모듈 적용을 통해 더욱 정밀하고 지능적인 온도 제어 시스템으로 발전시킬 예정이다.

키워드 펠티에 소자, 온도 교정, PID 제어, 방열 시스템, 건식 온도제어