열전소자(펠티에) 냉각 성능 계산기

모듈 상수와 두 면의 온도에서 냉각량·소비전력·성능계수를 냅니다. 줄열이 전류의 제곱으로 늘기 때문에 냉각량이 최대가 되는 전류와 효율이 최대가 되는 전류가 서로 다르다는 것을 함께 보여줍니다.

모듈 상수 (데이터시트에서)

제벡계수 α

V/K

모듈 전체 값

내부저항 R

열전도 K

W/K

전류가 0일 때 뜨거운 쪽에서 새어 들어오는 열의 크기를 정합니다.

차가운 쪽 온도 Tc

°C

뜨거운 쪽 온도 Th

°C

주위 온도가 아니라 방열판 쪽 «소자 면»의 온도입니다.

흘리는 전류 I

냉각량 Qc

17.2 W

소비전력 22.03W, 성능계수 COP 0.781입니다. 이 온도차에서 냉각량이 최대가 되는 전류는 6.83A, COP가 최대가 되는 전류는 2.36A로 서로 다릅니다.

냉각량 Qc17.205 W

소비전력 P22.028 W

성능계수 COP0.7811

뜨거운 쪽으로 나가는 열 Qh39.232 W

걸리는 전압7.343 V

펠티에 항 α·I·Tc+40.973 W

줄열 항 ½I²R−9 W

전도 항 K·ΔT−14.768 W

성능지수 Z0.002273 /K

ZT̄0.6513

카르노 한계 COP10.173

카르노 대비7.7 %

냉각량이 최대가 되는 전류6.829 A

그때의 냉각량31.864 W

COP가 최대가 되는 전류2.355 A

그때의 COP0.8314

두 전류의 비0.345배

Th 26.9°C에서의 최대 온도차 ΔTmax63.54 K

Imax5.912 A

Qmax (ΔT = 0에서)56.25 W

Vmax15 V

전류를 바꾸면

전류 (A)	Qc (W)	P (W)	COP	V
0.59	-7.04	1.49	—	2.52
1.48	3.23	6.35	0.509	4.3
2.96	16.86	21.44	0.787	7.25
4.43	26.13	45.27	0.577	10.21
5.91	31.02	77.83	0.399	13.17
7.39	31.55	119.13	0.265	16.12
8.87	27.71	169.16	0.164	19.08

Imax(5.91A)를 기준으로 벌려 놓았습니다. 냉각량은 봉우리를 이루었다가 다시 내려가고, COP는 훨씬 낮은 전류에서 이미 최대를 지납니다.

계산 근거Qc = α·I·Tc − ½I²R − K·ΔT = 40.97 − 9 − 14.77 = 17.205 WP = α·I·ΔT + I²R = 22.028 W, COP = Qc/P = 0.7811Z = α²/(R·K) = 0.002273 /K, ΔTmax = Th − (√(1+2Z·Th) − 1)/Z = 63.54 KQc 최대: I = α·Tc/R = 6.829A · COP 최대: I = α·ΔT/(R(√(1+ZT̄)−1)) = 2.355A

전류를 올린다고 계속 차가워지지 않습니다 — 펠티에 항은 전류에 비례해 늘지만 줄열은 전류의 «제곱»으로 늘기 때문입니다. 그래서 냉각량이 최대가 되는 전류가 따로 있고(6.83A), 소비전력도 제곱으로 늘기 때문에 COP가 최대가 되는 전류는 그보다 훨씬 작습니다(2.36A). 「가장 차갑게」와 「가장 효율적으로」가 다른 자리입니다 — 냉장고라면 앞쪽, 배터리로 돌린다면 뒤쪽을 고르세요.

가장 흔한 실수 — Th를 주위 온도로 두는 것 — 뜨거운 쪽은 Qh(39.2W)만큼의 열을 버려야 하므로 방열판 성능만큼 주위보다 «높아집니다». 방열판 열저항이 0.5K/W라면 여기서만 19.6K가 더 올라갑니다. Th를 주위 온도로 두면 결과가 실제보다 훨씬 낙관적으로 나오고, 심하면 온도차 한계를 넘겨 아예 안 차가워집니다.

왜 효율이 이렇게 낮은가 — 지금 COP가 카르노 한계의 8%입니다. 성능지수 Z를 올리려면 열전도 K를 줄여야 하는데, 열전 재료에서 전기전도와 열전도가 함께 움직여(비데만–프란츠) 그것이 어렵습니다. 상용 비스무트텔루라이드 모듈의 ZT는 상온에서 0.7~1 언저리에 머물러 있고, 그래서 압축기식 냉동기를 대체하지 못합니다.

범위 밖 — 톰슨 효과, 접촉저항, α·R·K의 온도 의존성, 방열판 열저항, 과도상태, 다단 적층은 다루지 않습니다. 모듈 상수는 제품마다 다르므로 반드시 데이터시트에서 가져오세요. 기본값은 TEC1-12706급 모듈의 대푯값입니다.

계산 방법

1모듈의 제벡계수·내부저항·열전도를 데이터시트에서 가져와 넣습니다.
2차가운 쪽과 뜨거운 쪽 「소자 면」의 온도를 넣습니다. 주위 온도가 아닙니다.
3흘릴 전류를 넣으면 냉각량과 소비전력, 성능계수가 나옵니다.
4냉각량이 최대가 되는 전류와 COP가 최대가 되는 전류를 견줘 어느 쪽으로 맞출지 고릅니다.

자주 묻는 질문

Qc = α·I·Tc − ½I²R − K·ΔT입니다. 첫 항이 냉각을 만드는 펠티에 효과, 둘째가 소자 안에서 생겨 절반이 차가운 쪽으로 돌아오는 줄열, 셋째가 온도차 때문에 뜨거운 쪽에서 새어 들어오는 전도열입니다.

아닙니다. 펠티에 항은 전류에 비례해 늘지만 줄열은 전류의 제곱으로 늘기 때문에, 어느 전류를 넘으면 오히려 냉각량이 줄어듭니다. 냉각량이 최대가 되는 전류는 α·Tc/R이며 이 계산기가 함께 알려줍니다.

다릅니다. 소비전력도 전류의 제곱으로 늘기 때문에 COP가 최대가 되는 전류는 냉각량이 최대가 되는 전류의 절반도 안 됩니다. 냉장고처럼 온도를 최대한 낮춰야 하면 앞쪽, 배터리로 돌려 효율이 중요하면 뒤쪽을 골라야 합니다.

성능지수 Z = α²/(R·K) 하나가 정합니다. ΔTmax = ½Z·Tc²인데 Tc가 자기 자신에 딸려 있어, 뜨거운 쪽 온도 Th를 주면 ΔTmax = Th − (√(1+2Z·Th) − 1)/Z로 풀립니다. 데이터시트가 ΔTmax를 적을 때 Th를 함께 밝히는 이유입니다.

안 됩니다. 가장 흔한 실수입니다. 뜨거운 쪽은 냉각량과 소비전력을 합한 만큼의 열을 버려야 하므로 방열판 성능만큼 주위보다 높아집니다. 주위 온도를 넣으면 결과가 실제보다 훨씬 낙관적으로 나오고, 심하면 온도차 한계를 넘겨 아예 안 차가워집니다.

성능지수 ZT가 낮기 때문입니다. Z를 올리려면 열전도 K를 줄여야 하는데 열전 재료에서 전기전도와 열전도가 함께 움직여(비데만–프란츠) 그것이 어렵습니다. 상용 비스무트텔루라이드 모듈의 ZT는 상온에서 0.7~1 언저리라 카르노 한계의 10~20%밖에 못 냅니다.

같은 제벡 효과를 쓰지만 방향이 반대입니다. 열전대는 온도차에서 전압을 얻어 「온도를 재고」, 펠티에 소자는 전류를 흘려 온도차를 「만듭니다」. 그래서 같은 상수 α가 양쪽에 나오지만 쓰임과 설계가 전혀 다릅니다.

전송되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 이루어지고 넣은 값은 이 기기에만 남습니다.

알아두면 좋은 점

모듈 상수(α R K)는 제품마다 다릅니다. 반드시 데이터시트에서 가져오세요.
기본값은 TEC1-12706급 모듈의 대푯값입니다.
뜨거운 쪽 온도는 주위 온도가 아니라 방열판 쪽 소자 면의 온도입니다.
톰슨 효과·접촉저항·상수의 온도 의존성은 다루지 않습니다.
방열판 열저항과 과도상태, 다단 적층은 범위 밖입니다.
요구 온도차가 ΔTmax를 넘으면 어떤 전류로도 냉각되지 않습니다.

마지막 검증: 2026년 9월 2일 · 결과는 참고용 추정치입니다.

계산 방법

자주 묻는 질문

펠티에 소자의 냉각량은 어떻게 계산하나요?

전류를 올리면 계속 차가워지나요?

가장 차갑게 만드는 전류와 가장 효율적인 전류가 같은가요?

최대 온도차 ΔTmax는 무엇이 정하나요?

뜨거운 쪽 온도에 주위 온도를 넣어도 되나요?

왜 효율이 이렇게 낮은가요?

열전대와 같은 원리인가요?

입력값이 서버로 전송되나요?

알아두면 좋은 점

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