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표제지
목차
Abstract 11
I. 서론 13
1. 연구의 배경 13
2. 연구의 필요성 20
3. 연구의 동향 24
4. 연구의 목적 27
II. 열전소자와 SPI 제어기를 이용한 제습 방식 29
1. 열전소자 모델링 29
1.1. 제베크 효과(Seebeck effect) 29
1.2. 펠티에 효과(Peltier effect) 31
1.3. 톰슨 효과(Thomson effect) 32
1.4. 열전 냉각소자의 특성 33
2. 종래의 제습방식 35
3. 열전소자를 이용한 제습방식 41
3.1. 열전소자 특성 43
3.2. 열전소자를 이용한 제습시스템 설계 조건 47
3.3. 열전소자 제습시스템의 냉각 방식 56
3.4. 제시한 열전소자 제습시스템 57
4. IoT기능 시험 및 동작상태 64
III. 성능시험 및 결과 71
1. 제시된 제습시스템 구조 및 회로도 71
2. 열전소자 연결방식에 따른 특성 분석 74
3. 열전소자 및 FAN 제어방식에 따른 특성 비교 96
4. 냉각방식에 따른 특성 분석 103
IV. 결론 113
1. 개발 내용 113
2. 특성 및 결과 114
3. 기대효과 115
참고문헌 117
요지 121
표 1.1. 연별·계절별 강수량 14
표 1.2. 열지수 산출표 17
표 2.1. 열전소자 특성 43
표 2.2. 인가전압에 따른 특성 비교 52
표 2.3. 대류열전달계수 52
표 2.4. 물질의 비열 53
표 2.5. 방열판 크기에 따른 열저항 54
표 2.6. 열저항에 따른 온도변화 55
표 2.7. 제어화면 동작설명 67
표 3.1. 주요 구성품 사양 73
표 3.2. 평균 온도 및 습도 78
표 3.3. 전압 및 전류 특성 81
표 3.4. 단독, 병렬연결 및 직렬연결에 대한 온도변화 특성 82
표 3.5. 평균 온도 및 습도 84
표 3.6. 단독 및 직렬연결의 전압, 전류 및 소모전력 86
표 3.7. 그림 3.10의 온도변화 특성 분석 88
표 3.8. 평균 온도 및 습도 89
표 3.9. 단독 및 직렬연결의 전압, 전류 및 소모전력 91
표 3.10. 온도변화 특성 비교 93
표 3.11. 공기 중 수분의 양 94
표 3.12. 온·습도 조건에 따른 예상제습량 비교 95
표 3.13. 온도 및 습도 조건 99
표 3.14. 흡열면 온도 변화 및 기준온도 편차 100
표 3.15. 온도차 제어에 대한 특성 비교 102
표 3.16. 냉각방식에 따른 냉각용량 비교 105
표 3.17. 냉각방식에 따른 평균전압, 전류, 전력 특성 109
표 3.18. 냉각방식에 따른 이슬점 도달시간 비교 110
표 3.19. FAN 동작 시간 비교 112
그림 1.1. 국내 제습기 보유 현황 14
그림 1.2. 평균기온 및 강수량의 시간적 변화 15
그림 1.3. 아열대 기후구 변화 전망 16
그림 1.4. 산업혁명에 따른 가치의 변화 18
그림 1.5. IoT 3대 주요 구성 요소 19
그림 1.6. 국내 건축물의 온실가스 배출량 산정 결과 및 추이 20
그림 1.7. 제습기의 원리 21
그림 1.8. 국내 제습 관련 특허 분석 25
그림 1.9. 국내·외 스마트 융합가전 시장전망 25
그림 2.1. 펠티에 효과. 31
그림 2.2. 열전소자의 구조. 33
그림 2.3. 냉동식 제습기 구조 36
그림 2.4. 비가열 재생식 흡착식 드라이어 구조 37
그림 2.5. 압축열 로터리 드럼 제습 방식 38
그림 2.6. 히터가열 재생식 흡착 제습방식 39
그림 2.7. 중공사막 제습 방식 40
그림 2.8. 열전소자 구조, 펠티에 및 제베크 효과 43
그림 2.9. 열전소자의 V-I 특성 곡선 44
그림 2.10. 열전소자의 Qc - I 특성 곡선(이미지참조) 45
그림 2.11. 열전소자의 Qh - I 특성 곡선(이미지참조) 46
그림 2.12. 열전소자의 COP–I 특성 곡선 47
그림 2.13. 75% 전압 인가 시 열전소자 특성 50
그림 2.14. 50% 전압 인가 시 열전소자 특성 51
그림 2.15. 열저항에 의한 열전소자 온도 특성 55
그림 2.16. 공냉식 냉각구조 56
그림 2.17. 수냉식 냉각구조 57
그림 2.18. 열전소자 연결 방식 58
그림 2.19. 열전소자를 이용한 제습장치의 흡열면 히트싱크 구조 59
그림 2.20. PI 제어기의 구성도 60
그림 2.21. SPI 제어기 구성도 61
그림 2.22. 열전소자 흡열면 온도제어를 위한 SPI 제어기 62
그림 2.23. 열전소자 방열면 FAN 속도제어를 위한 SPI 제어기 63
그림 2.24. Raspberry Pi 3 외형 및 출력포트 64
그림 2.25. 데이터 입력 및 저장 65
그림 2.26. 제습기 제어화면 66
그림 2.27. 제습기 제습-AUTO 모드 동작 68
그림 2.28. 제습기 제습-START 모드 동작 68
그림 2.29. 제습기 제습-STOP 모드 동작 69
그림 2.30. 제습기 배기-AUTO 모드 동작 69
그림 2.31. 제습기 배기-START 모드 동작 70
그림 2.32. 제습기 배기-STOP 모드 동작 70
그림 3.1. 제습시스템 구조 71
그림 3.2. 제어시스템 회로도 72
그림 3.3. 열전소자 연결방식 76
그림 3.4. 히트싱크 상단·하단 온도 특성 77
그림 3.5. 온도 및 습도 조건 78
그림 3.6. 단독, 병렬 및 직렬연결에 대한 전압·전류·전력 특성 80
그림 3.7. 단독, 병렬연결 및 직렬연결에 대한 온도 특성 비교 81
그림 3.8. 온도 및 습도 조건 84
그림 3.9. 단독 및 직렬연결의 전압, 전류 및 소모전력 특성 86
그림 3.10. 직렬 및 단독연결에 대한 온도 특성 비교 87
그림 3.11. 온도 및 습도 조건 89
그림 3.12. 단독 및 직렬연결에 대한 전압, 전류 및 소모전력 특성 91
그림 3.13. 단독 및 직렬연결 방식의 온도변화 특성 92
그림 3.14. 제어방식에 따른 전압, 전류 및 전력 특성 98
그림 3.15. 제어 방식에 따른 흡열면 온도변화 특성 100
그림 3.16. 방열면 및 흡열면 온도차 제어 특성 102
그림 3.17. 냉각방식에 따른 특성 분석을 위한 실험 장치 104
그림 3.18. 전압, 전류 및 전력 특성(기존제품 공냉식) 106
그림 3.19. 전압, 전류 및 전력 특성(히트싱크 및 FAN 개선 공냉식) 107
그림 3.20. 전압, 전류 및 전력 특성(수냉식) 108
그림 3.21. 냉각방식에 따른 흡열면 온도 비교 109
그림 3.22. 냉각방식에 따른 방열면 온도 특성 비교 111
그림 3.23. 냉각방식에 따른 PWM 신호 특성 112
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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