펠티어소자로 와인냉장고 만들기 1부 - 냉각 모듈 조립

집에 선물받은 와인이 너무 많아졌다.

술을 좋아하지는 않지만 그래도 와인은 즐기는편으로 캠핑을 가면 다른술은 안마셔도 와인은 한병정도는 마시는것 같다.

최근에 알게된거지만 와인 보관온도가 레드와인이 5~15도라고 한다.

그 말을 듣고 1년이된 와인 한병을 버렸다.

당연히 과일로 만든것인데 한여름 30도를 어떻게 견뎠을까..

아쉽지만 쿨하게 버리고 작년 가을에 받은 와인과 최근에 구입한 와인을 여름을 잘 보내기 위해 어떻게 할 까 고민을 해보았다.

냉장고에 넣기엔 부피가 너무 크고, 온도가 너무 낮다.
그늘에 두기엔 한 여름 기온이 너무 오를땐 집 안 그늘도 소용이 없어보였다.

와인냉장고를 사기엔 와인을 얼마나 마시려고 냉장고를 살까 하다가.. 와인냉장고도 펠티어소자로 만든다는것을 알게되었다.

마침 집에 온갖 부품이 다 있기에, 그것도 펠티어소자만 5개나 있다.

아두이노 라즈베리파이를 접하면서 각종 부품 수집이 취미가 되어 아직도 알리에서 틈만나면 주문을 한덕에 왠만한 부품은 다 있는듯 하다.

와인냉장고 원리도 단순하고 이정도면 직접 만들어도 되겠다 싶어 직접 한번 만들어서 여름을 보내보기로 했다.

펠티어소자는 있는데 쿨러가 없어 국내에서 만원에 쿨러를 구입했다.

그리고 와인이 들어갈만한 사이즈의 만원짜리 아이스박스를 구입했다.

나머지 12v 전원잭이나 케이블 어댑터는 모두 구비하고 있어 일단은 재료비는 2만원이 들었다.

펠티어소자와 방열판세트 그리고 파워서플라이

먼저 냉각모듈 재료 사진이다.

펠티어 소자 12706 1개
발열부 방열판 , 12v 팬 1개
냉각부 방열판, 12v 팬 1개

추후 펠티어 소자를 업그레이드 할 경우를 대비해 고출력이 가능한 PC용 파워서플라이를 준비해보았다.

서버용 파워서플라이도 남아서 일단 꺼내보았다.

이번에는 냉각효율 실험을 위한 조립편이라 사용은 하지 않을것이다.

본격 조립을 시작해보자.

발열부용 방열판

먼저 크기가 가장 큰 방열판(발열부용)을 뒤집어놓고
그 위에 써멀구리스를 도포해준다.

써멀구리스를 방열판에 도포한 모습

써멀구리스를 도포한곳에 펠티어소자를 올려놓은 모습

그리고 그 위에 펠티어소자의 모델명이 보이도록 위치시켜서 올려놓는다.

모델명이 보이는곳이 냉각이되는 부분이다.
혹시나 잘못 놓았을 경우 전원을 반대로 연결해주면 된다.

불량 단열패드

단열패드가 불량인지 배송중 요리조리 굴렀던건지..
접착면이 뭉쳐버렸다.

아쉬운대로 손으로 눌러펴준다음 부착했다.

단열패드를 방열판 구멍에 맞게 부착한 모습

단열패드에 가운데 펠티어소자 모양부분과 양옆 볼트 구멍부분을 모두 제거한 다음 방열판 볼트 구멍 모양에 맞춰 부착한다.

펠티어소자 냉각부분 위에 써멀구리스를 도포한 모습

이어서 펠티어소자 위에도 써멀구리스를 도포한다.

냉기가 방열판으로 잘 전달되도록 하기위함이다.

작은 방열판을 열전소자 위에 부착한 모습

볼트와 너트를 이용해 방열판끼리 서로 고정시킨 모습

그다음 방열판과 방열판을 동봉된 볼트와 너트로 서로 체결해 고정시켜준다.

너무 많이 조이면 소자가 파손될수있으니 너무 세세 조이지 않도록 유의해야한다.

쿨러를 장착한 모습

이어서 위아래 각각의 방열판에 팬을 설치해준다.

쿨러의 구멍에 맞는 볼트를 이용하면된다.

마찬가지로 너무 강하게 조일경우 팬이 휘어질수 있으므로 조심해야한다.

쿨러를 모두 설치한 모습

쿨러 설치가 완료되었으면 선 정리만 간단히 해준다.

검정선과 빨간색 선 각각 묶어준 다음 납땜해주면된다. 

선을 서로 묶어준 모습

정상 작동 여부를 확인하기 위해 파워서플라이에 연결한모습

냉각 모듈 준비가 완료되었다.

잘 작동하는지 여부를 확인하기 위해 파워 서플라이에 연결해주었다.

그리고 냉각은 잘 되는지를 확인하기 위해 아두이노 서미스터를 냉각부 방열판에 고정시켜주었다.

현재 방 온도는 28.5'C 를 기록하고 있다.

전원을 켜보자!
https://youtu.be/5ymSFVtXfQc

온도가 빠르게 내려간다.

처음 기동시 소모 전류가 4A가 넘어가지만
발열부 온도가 올라갈수록 3.8A 까지 내려갔다.

전원을 연결하지않고 소자에 온도차를 발생시키면 전기가 만들어진다 .

이 효과로 소모되는 전류가 상쇄되는것 같다.

잘 작동하는것은 확인했다.

이제 아이스박스안으로 넣어볼차례!

구멍 사이즈를 재고 케이블이 나올 공간과 냉각부 옆면을 차단할 공간을 고려해 여유있게 절단한 후 모듈만 집어넣은 상태이다.

아이스박스가 이렇게 허무하게 잘려나갈줄이야..

5분도안걸려 칼로 가볍게 절단이되었다.

아이스박스 안 온도도 방 온도와 비슷한 28.3'C 이다.

과연 효율이 얼마나 될것인가!

https://youtu.be/jXBT4TKtdZI

전원을 연결해보았다.

아두이노 서미스터는 방열판과 떨어져있어 실제 아이스박스 안의 온도를 측정하고 있다.

온도가 쉽게 떨어지지는 않는다.

약 4~5분 경과시에 24도 정도로 온도가 내려갔다.

예상은 했지만 발열부 온도가 너무 높아 방 온도까지 덩달아서 올라갔다.

냉각효율을 높여주기 위해 방에 창문을 열고 선풍기로 환기를 해주었더니 10분쯤 경과할 무렵 22도까지 내려갔다.

냉각 효율을 높이려면 결국 발열량을 제어를 해야하는데
더 큰 방열판이 필요해보인다.
그리고 발열량이 많아 주변온도가 높아짐에 따라 주변환경도 신경을 써야할것이다.


그래도 여름철 30도가 넘는곳에 보관하기보다는 22도가 나을까 ... 하다가 옷장속으로 와인을 집어넣고 빨리 소진하는것으로 마무리했다.

와인냉장고는 다음에 발열량 제어를 위해 방열판을 업그레이드한 후 2차 실험을 해보기로 했다.

SSR 릴레이와 버튼 그리고 LCD 를 이용해 아두이노로 온도 설정 기능을 만들어보려했는데 이정도면 24시간 전원만 연결하고 온도계만 넣어놓으면 될것같다.

소모전류는 약 50W로 시중 판매하는 와인냉장고와 동일하다.