KR102326234B1 - 유연 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치 - Google Patents

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KR102326234B1
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Abstract

본 발명은 유연 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유연 열전 모듈은, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 제1 방향으로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되고, 서로 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 열전 라인; 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 라인은, 서로 제2 방향에 따라 나란히 배열되는 제1 열전 라인들과 제2 열전 라인들을 포함하고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 일단에 배치되는 열전 소자들은 터미널에 연결되고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 타단에 배치되는 열전 소자들은 서로 연결될 수 있다.

Description

유연 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치{FLEXIBLE THERMOELECTRIC MODULE AND THERMOELECTRIC APPRATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 유연 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈에 관한 것이다.
열전 소자(TE: Thermoelectric Element)는 지벡 효과(Seeback effect)나 펠티에 효과(Peltier effect) 등의 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하여 열 에너지와 전기 에너지를 교환시키는 소자이다. 최근에는 이러한 열전 소자를 이용한 체온 발전이나 냉각 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그런데, 종래의 열전 소자들은 대부분 세라믹 기판 상에 제조되기 때문에 평판 형태로만 이용이 가능하여 그 활용 분야가 제한적인 문제점이 있었다.
최근에 유연 열전 소자(FTE: Flexible Thermoelectric Element)의 개발이 성공 단계에 접어듦에 따라, 종래의 열전 소자의 문제점을 극복하고 사용자에게 효과적으로 열적 피드백을 전달할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
본 발명의 일 과제는, 유연성이 개선된 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 내구성이 개선된 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 복합 곡면 형태로 변형 가능한 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제1 전극; 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 개수가 작은 전극이 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극;및; 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 방향이 상기 제1 방향보다 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향에 가까운 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하고, 기둥 형상으로 제공되고, N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 그 길이 방향에 따라 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 기판 상에 전기적으로 연결되고 일 방향으로 연장되는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인은, 상기 곡면 형태로 변형 시 시 상기 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 전극의 변형을 최소화하기 위해 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 수직 방향으로 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(flexible thermoelectric module)로서, 판상으로 제공되고, 곡면 형태로 변형 가능한 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 수량이 적은 쪽의 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다. .
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 외부로 노출되는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되고, 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인, 상기 열전 라인 내의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 제1 전극 및 상기 열전 라인 간을 전기적으로 연결하는 제2 전극을 포함하는 열전 모듈;을 포함하되, 상기 제1 전극은 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 상기 외부로 노출되는 방향과 상기 외부로 노출되는 반대 방향에 교번적으로 배치되고, 상기 제2 전극은 모두 상기 반대 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 대경부와 소경부를 갖는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 서로 이격되어 대면하고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 중 상기 제2 전극이 더 적은 모서리가 상기 소경부 측에 위치하고, 더 많은 모서리가 상기 대경부 측에 위치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 제1 방향으로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되고, 서로 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 열전 라인; 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 라인은, 서로 제2 방향에 따라 나란히 배열되는 제1 열전 라인들과 제2 열전 라인들을 포함하고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 일단에 배치되는 열전 소자들은 터미널에 연결되고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 타단에 배치되는 열전 소자들은 서로 연결되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 상기 열전 라인들이 연결되는 부위에서 서로 연결되되 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 절개되어 서로 구획화되는 복수의 영역을 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 열전 라인의 연장 방향으로 연장되되 서로 절개되는 복수의 날개부를 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 기판은, 적어도 하나 상기 열전 라인이 설치되는 복수의 서브 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 서브 기판이 그 일단에서 인접한 서브 기판과 연결되고 타단에서는 인접한 서브 기판과 분리되도록 절개된 형태로 제공되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 단면이 원 또는 타원 형태인 림 형태의 복합 곡면을 갖는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되는 유연 열전 모듈;을 포함하되, 상기 유연 열전 모듈은, 상기 림의 중앙에 가까운 내경면을 따라 설치되는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 림의 외경면 방향으로 연장되며 상기 원 또는 타원을 감싸는 날개부를 포함하는 기판, 상기 기판에 설치되는 열전 소자, 상기 날개부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극 및 상기 베이스부에서 상기 베이스부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극을 포함하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 유연 열전 모듈이 커빙되는 방향을 고려하여 기판에 전극을 배열함으로써 유연 열전 모듈의 유연성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 과제는, 유연 열전 모듈이 커빙될 때 가능한 전극의 커빙 각도를 작게 유지함으로써 전극의 파손이나 전극과 열전 소자 간의 접촉 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 과제는, 부분적으로 절개된 형태의 기판을 이용함으로써 유연 열전 모듈이 곡률 반경이 복수잉거나 부위에 따라 곡률이 변화하는 복합 곡면 형태로 변형될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈이 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈에 이용되는 열전 소자의 형태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈에 이용되는 전극의 형태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 커빙 정도에 따른 전기적 특성에 관한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 구성도에 관한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 결합 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 A1-A1’ 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 B1-B1’ 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예가 A1-A1’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예가 B1-B1’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 구성도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 결합 사시도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 분해 사시도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예가 A2-A2’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예가 B2-B2’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 결합 사시도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 분해 사시도이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예가 A3-A3’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예가 B3-B3’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 C1 영역의 단면도이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 D1 영역의 단면도이다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 C2 영역의 단면도이다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 D2 영역의 단면도이다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예의 C3 영역의 단면도이다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예의 D3 영역의 단면도이다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제4 예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제4 예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 44는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제 5 예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 45는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 일 구현예의 평면도이다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 다른 구현예의 평면도이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 또 다른 구현예의 평면도이다.
도 49은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제 6예의 일 구현예의 변형예이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인의 연장 방향이, 상기 커빙 방향과 수직인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인은, 복수이고, 상기 복수의 열전 라인 간의 배열 방향이, 상기 커빙 방향과 일치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제1 전극; 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 개수가 작은 전극이 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극;및; 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 방향이 상기 제1 방향보다 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향에 가까운 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 방향은, 상기 커빙 방향과 수직이고, 상기 제2 방향은, 상기 커빙 방향과 일치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하고, 기둥 형상으로 제공되고, N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 그 길이 방향에 따라 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 기판 상에 전기적으로 연결되고 일 방향으로 연장되는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인은, 상기 곡면 형태로 변형 시 시 상기 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 전극의 변형을 최소화하기 위해 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 수직 방향으로 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 전극은, 상기 기판의 일측에 상기 복수의 열전 소자를 대면하도록 배치되고, 길이 치수(length dimension)가 폭 치수(width dimension)보다 큰 판상으로 제공되고, 그 길이 방향에 따른 양단이 각각 서로 인접한 상기 N형 반도체 및 상기 P형 반도체에 접촉함으로써 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는
여기서, 상기 열전 라인은, 상기 기판 상에 상기 커빙 방향에 따라 복수 개가 배치되고, 상기 복수의 열전 라인 중 전기적으로 연결되는 열전 라인들은, 열전 그룹을 형성하고, 상기 전극들 중 상기 열전 그룹을 이루는 열전 라인들 간의 전기적 연결을 형성하는 전극은, 그 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(flexible thermoelectric module)로서, 판상으로 제공되고, 곡면 형태로 변형 가능한 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 수량이 적은 쪽의 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다. .
여기서, 상기 제2 전극의 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치할 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판의 양 주면 중 상기 제2 전극이 배치되는 측면의 주면은, 상기 유연 열전 모듈이 상기 곡면 형태로 이용될 때 노출되는 면의 반대면인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 기판의 양 주면 중 상기 제2 전극이 배치되는 측면의 주면은, 상기 유연 열전 모듈이 상기 곡면 형태로 이용될 때 볼록면인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 기판은, 그 내부에 상기 열전 소자가 삽입되고, 그 주면에 상기 전극이 배치되는 내부 기판 및 상기 상기 전극을 기준으로 상기 내부 기판과 마주하도록 배치되는 외부 기판을 포함하되, 상기 외부 기판은 상기 내부 기판의 양 주면 중 일 측에 일 매만 배치되고, 상기 제2 전극은, 상기 외부 기판과 상기 내부 기판 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인에 포함되는 열전 소자의 개수는, 2n(n은 자연수임) 개인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극은, 그 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하게 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 외부로 노출되는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되고, 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인, 상기 열전 라인 내의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 제1 전극 및 상기 열전 라인 간을 전기적으로 연결하는 제2 전극을 포함하는 열전 모듈;을 포함하되, 상기 제1 전극은 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 상기 외부로 노출되는 방향과 상기 외부로 노출되는 반대 방향에 교번적으로 배치되고, 상기 제2 전극은 모두 상기 반대 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열전 모듈은, 유연 열전 모듈이고, 상기 제2 전극의 길이 방향에 따라 커빙되어 상기 케이싱에 곡면 형태로 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 대경부와 소경부를 갖는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 서로 이격되어 대면하고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 중 상기 제2 전극이 더 적은 모서리가 상기 소경부 측에 위치하고, 더 많은 모서리가 상기 대경부 측에 위치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 제1 방향으로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되고, 서로 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 열전 라인; 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 라인은, 서로 제2 방향에 따라 나란히 배열되는 제1 열전 라인들과 제2 열전 라인들을 포함하고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 일단에 배치되는 열전 소자들은 터미널에 연결되고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 타단에 배치되는 열전 소자들은 서로 연결되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 상기 열전 라인들이 연결되는 부위에서 서로 연결되되 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 절개되어 서로 구획화되는 복수의 영역을 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 영역 각각은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 수직한 상기 기판의 일 모서리에서 인접한 영역과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 영역 각각은, 상기 열전 라인의 연장 방향 상의 일 단부와 타 단부에서 인접한 두 개의 영역과 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 열전 라인의 연장 방향으로 연장되되 서로 절개되는 복수의 날개부를 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 베이스부는, 상기 기판의 일 모서리부에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 베이스부는, 상기 기판의 중앙 부위에 형성되고, 상기 날개부는, 상기 중앙 부위로부터 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 양쪽으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 복합 곡면에 설치될 경우, 상기 베이스부는 곡률이 일정한 부위에 설치되고, 상기 날개부는 그 연장 방향에 따라 곡률이 변화하는 부위에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 복합 곡면에 설치될 경우, 상기 베이스부는 곡률 반경이 가장 작은 부위를 따라 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 스티어링 휠에 설치될 때, 상기 베이스부는 스티어링 휠의 내경면을 따라 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 기판은, 적어도 하나 상기 열전 라인이 설치되는 복수의 서브 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 서브 기판이 그 일단에서 인접한 서브 기판과 연결되고 타단에서는 인접한 서브 기판과 분리되도록 절개된 형태로 제공되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따른 일측에서 상기 서브 기판들이 서로 연결되는 영역을 가질 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 상기 서브 기판들이 분리되는 부위까지 일정한 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 상기 서브 기판들이 분리되는 부위까지 변화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 멀어질수록 커지는 것을 특징을 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 작아지는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판은 그 일단에서 인접한 두 개의 서브 기판 중 하나와 연결되고, 그 타단에서 인접한 두 개의 서브 기판 중 하나와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판은 그 일단에서 인접한 두 개의 서브 기판 모두와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판이 개별적으로 커빙됨에 따라 둘 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 가능할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판이 개별적으로 커빙됨에 따라 둘 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 단면이 원 또는 타원 형태인 림 형태의 복합 곡면을 갖는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되는 유연 열전 모듈;을 포함하되, 상기 유연 열전 모듈은, 상기 림의 중앙에 가까운 내경면을 따라 설치되는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 림의 외경면 방향으로 연장되며 상기 원 또는 타원을 감싸는 날개부를 포함하는 기판, 상기 기판에 설치되는 열전 소자, 상기 날개부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극 및 상기 베이스부에서 상기 베이스부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극을 포함하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
1. 유연 열전 모듈의 정의 및 그 이용
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 유연성을 갖는 열전 모듈을 의미한다.
여기서, 열전 모듈은 지벡 효과(Seeback effect)나 펠티에 효과(Peltier effect) 등의 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하여 온도차를 이용한 발전 동작이나 전기 에너지를 이용한 가열/냉각 동작 등의 열전 동작을 수행하는 모듈(module)을 의미할 수 있다.
일반적으로 종래의 열전 모듈은 대부분 세라믹 소재의 평판 기판에 N-P 반도체로 구성되는 열전 소자(thermoelectric element)를 전기적으로 연결시킨 형태로 제공되어 왔다. 따라서, 종래의 열전 모듈은 기본적으로 그 형태가 판상으로 고정되어 있어 다양한 어플리케이션에 이용되기 어려운 문제점을 갖고 있었다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 비유연성 열전 모듈(non-flexible thermoelectric module)과 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 비록 기본적으로는 판상으로 제공되더라도 커빙(curving)이 가능한 유연성을 보유하여 곡면 형태를 비롯한 다양한 형태로 변형될 수 있다.
곡면 형태 등으로 변형이 가능한 유연 열전 모듈(1000)은 종래의 비유연성 열전 모듈을 채용하기 곤란한 다양한 어플리케이션에 활용이 가능하다.
유연 열전 모듈(1000)이 활용될 수 있는 다양한 어플리케이션의 몇몇 예시들에 관해 유연 열전 모듈(1000)이 탑재되는 몇몇 열전 장치(thermoelectric apparatus, 100)에 대해 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)이 열전 장치(100)는 유연 열전 모듈(1000)의 열전 효과를 이용한 임의의 동작을 수행하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 열전 장치(100)는 지벡 효과를 이용하는 발전 동작을 수행하는 장치일 수 있다. 지벡 효과를 이용하는 열전 장치(100)에는 체온 발전을 하는 의류 등의 웨어러블 디바이스(wearable device)나 공장의 파이프 라인 등에 설치되어 폐열 발전을 수행하는 발전 장치 또는 온도차에 의해 생산되는 전기 에너지의 전압이나 전류값 등을 이용하여 온도를 센싱하는 센싱 기기 등이 포함될 수 있다.
다른 예를 들어, 열전 장치(100)는 펠티에 효과를 이용하여 발열/흡열 동작 또는 가열/냉각 동작을 수행하는 장치일 수 있다. 펠티에 효과를 이용하는 열전 장치(100)에는 에어컨이나 냉장고 등에서 냉각 유체를 냉각시키는 냉각 기기, 입력 전원에 따라 세밀한 가열이 가능한 것을 이용해 반도체 등의 웨이퍼를 베이킹하는 베이킹 설비 또는 사용자에게 열적 감각을 전달하기 위해 펠티에 효과에 따른 열적 피드백(thermal feedback)을 출력하는 피드백 디바이스(feedback device) 등이 포함될 수 있다.
물론, 열전 장치(100)는 이외에도 다양한 형태를 포함할 수 있으므로, 본 명세서에서 열전 장치(100)가 상술한 예시들로 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)이 열전 장치(100)에 탑재된 것을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 예에 따르면, 열전 장치(100)는 게이밍 콘트롤러(200) 형태로 제공될 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)은 원통 형상의 파지부(202)를 감싸는 형태로 스틱 형태의 게이밍 콘트롤러(200)에 탑재될 수 있다. 구체적으로는 파지부(202)의 표면이나 표면 부근에 유연 열전 모듈(1000)이 설치될 수 있다. 여기서, 게이밍 콘트롤러(200)에 탑재된 유연 열전 모듈(1000)은 게임의 진행 과정에서 사용자에게 온감이나 냉감 또는 열 통감 등을 유발하는 열적 피드백을 출력할 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 예에 따르면, 열전 장치(100)는 스마트 워치(smart watch, 300) 형태로 제공될 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)은 착용면을 감싸는 형태로 스마트 워치(300)의 밴드부(302) 등에 탑재될 수 있다. 여기서, 스마트 워치(300)에 탑재된 유연 열전 모듈(1000)은 체온과 대기의 온도차를 이용해 전기 에너지를 생산하여 스마트 워치(300)에 작동 전원을 공급할 수 있다.
이미 언급한 바와 같이 종래의 비유연성 열전 소자는 주로 평판 형태로 그 외형이 고정되어 있기 때문에 몇몇 특수한 어플리케이션을 제외하고는 활용성이 매우 낮았다. 이에 반해 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 도 3 및 도 4를 비롯한 다양한 어플리케이션 별로 적절한 형상으로 변형이 가능하여 그 활용성이 매우 뛰어난 장점을 갖는다.
2. 유연 열전 모듈의 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조(layer structure)에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 후술할 레이어 구조들에 의해 유연성을 보유할 수 있다. 그러나, 후술되는 레이어 구조들은 유연 열전 모듈(1000)이 유연성을 갖기 위한 레이어 구조들 중 대표적인 몇몇 예시에 불과하므로, 후술되는 레이어 구조들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
또한, 후술되는 레이어 구조들의 예시에서는 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)과 지지층(1140)은 모두 열전 소자(1200)와 전극(1300)을 지지하는 기판으로서의 수행하므로, 이들을 포괄하여 ‘기판(1100)’으로 표현하기로 한다. 따라서, 본 명세서에서 기판(1100)이라 함은 외부 기판(1120)과 지지층(1140)을 포괄하는 표현이다. 더불어, 지지층(1140)에 대해서는 외부 기판(1120)과 대비하여 ‘내부 기판(1140)’으로 지칭하기로 한다.
2.1. 제1 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 쌍의 외부 기판(1120), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 외부 기판(1120)은 서로 대향하도록 이격 배치되는 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)을 포함할 수 있다. 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)은 그 사이에 배치되는 열전 소자(1200)나 전극(1300)을 지지한다. 또 외부 기판(1120)은 외부로부터 그 내부의 열전 소자(1200)나 전극(1300)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 양면 중 어느 하나의 외부 기판(1120)이 다른 하나의 외부 기판(1120)을 마주하는 면을 외부 기판(1120)의 내면(inner surface, 1122)으로, 내면의 반대면을 외부 기판(1120)의 외면(outer surface, 1124)로 지칭하기로 한다.
외부 기판(1120)은 열 전도가 용이하고 유연성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들어, 외부 기판(1120)은 얇은 폴리이미드(PI: polyimide) 필름 일 수 있다. 폴리이미드 필름은 굴곡성이 뛰어날 뿐 아니라, 비록 열 전도율이 높은 편은 아니지만 얇은 두께로 제조가 가능하므로 열 전도에는 유리할 수 있다.
열전 소자(1200)는 지벡 효과나 펠티에 효과와 같은 열전 효과를 유발하는 소자일 수 있다. 기본적으로 열전 소자(1200)는 열전 효과를 유발하는 열전 쌍을 구성하는 이종 소재의 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 포함할 수 있다. 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)는 전기적으로 연결되어 열전 쌍(thermoelectric couple)을 구성한다. 열전 쌍은 전기 에너지가 인가되면 온도차를 발생시키고, 반대로 온도차가 인가되면 전기 에너지를 생산할 수 있다. 열전 소자(1200)의 대표적인 예에는, 비스무트(Bismuth)와 안티몬(Antimony)의 쌍이 있다. 또 최근에는 주로 N형 반도체와 P형 반도체의 쌍이 열전 소자(1200)로 이용되고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 이용되는 열전 소자(1200)의 형태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 열전 소자(1200)는 주로 사각 기둥 형태 또는 원 기둥 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 열전 소자(1200)는 높이 치수(height dimension, DZ)가 상대적으로 작아 전체적으로 기둥보다는 판상에 가까운 형태인 것도 무방하다. 본 명세서에서 열전 소자(1200)의 형태와 관련한 ‘기둥 형태’라는 표현은 판상까지도 포함하는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다.
또 기둥 형태의 열전 소자(1200)는 높이 방향 상의 양 단면(end surface, 1202)를 갖는다. 열전 소자(1200)의 단면(1202)은 평면일 수 있다.
상술한 형태의 열전 소자(1200)는 그 높이 방향이 유연 열전 모듈(1000)의 두께 방향과 일치하도록 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2) 사이에 배치된다. 열전 소자(1200)는 양 단면(1202)이 각각 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)의 내면(1122)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되어 외부 기판(1120)에 의해 지지될 수 있다. 여기서, ‘간접 연결’이란 두 물체가 바로 접촉하는 대신 두 물체의 중간에 배치되는 개재물을 거쳐 이어지는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 열전 소자(1200)와 외부 기판(1120)이 간접 연결되는 대표적인 형태로는, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 외부 기판(1120)의 내면(1122)이 그 사이에 개재되는 전극(1300)을 통해 연결되는 것을 들 수 있다.
열전 소자(1200)는 서로 인접한 두 개의 열전 소자(1200)가 전극(1300)에 의해 열전 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 열전 소자(1200)가 2차원 어레이로 배치되는 경우, 특정 방향에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)가 교번적으로 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)는 서로 인접 위치하게 된다. 또 제1 열전 소자들(1200-1)은 서로 엇갈려 위치하게 된다. 또 제2 열전 소자들(1200-2)은 서로 엇갈려 위치하게 된다.
전극(1300)은 열전 소자(1200)를 전기적으로 연결한다. 열전 소자(1200)는 적어도 이종 소재의 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)가 열전 쌍을 이루도록 전기적으로 연결되어야 열전 효과를 발생시킬 수 있다. 따라서, 전극(1300)은 기본적으로 서로 인접한 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 연결하여 열전 쌍을 구성한다.
또 전극(1300)은 다수의 열전 소자(1200)를 직렬 연결할 수 있다. 전극(1300)에 의해 직렬 연결된 열전 소자들(1200)은 동시에 동일한 열전 동작(thermoelectric operation)을 수행하는 열전 그룹(thermoelectric group, 1500)을 형성 할 수 있다.
본 발명에서는 유연 열전 모듈(1000)이 적어도 하나의 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 모든 열전 소자(1200)가 전부 직렬 연결됨에 따라 유연 열전 모듈(1000)이 하나의 열전 그룹(1500)으로 구성될 수 있다. 이와 달리, 유연 열전 모듈(1000)에 복수의 열전 그룹(1500)이 형성될 수도 있다. 유연 열전 모듈(1000)이 복수의 열전 그룹(1500)을 갖는 경우에는 각각의 열전 그룹(1500)의 동작은 개별 제어가 가능하므로, 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에 대한 영역 별 동작 제어가 가능해질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 이용되는 전극(1300)의 형태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 전극(1300)은 주로 판상으로 제공될 수 있다. 여기서, 판상의 전극(1300)은 두께 치수(thick dimension, DT), 길이 치수(length dimension, DL) 및 폭 치수(width dimension, DW)을 갖는다. 또 판상의 전극(1300)은 길이 방향과 폭 방향에 의해 정의되는 두 개의 주면(major surface, 1302)을 갖는다.
전극(1300)은 두 주면(1302) 중 어느 하나를 통해 외부 기판(1120)에 고정될 수 있다. 여기서, 전극(1300)은 외부 기판(1120)에 스크리닝(screening) 방식, 접착제(예를 들어, 실리콘, 아크릴, 우레탄 등)를 이용하는 접착 방식이나 그 밖의 다양한 부착 방식에 의해 외부 기판(1120)에 고정될 수 있다. 이하에서는 전극(1300)의 두 주면(1302) 중 외부 기판(1120)의 내면(1122)과 마주하는 면을 전극(1300)의 외면으로, 그 반대면을 전극(1300)의 내면으로 지칭하기로 한다.
전극(1300)은 내면을 통해 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 전기적으로 연결한다.
전극(1300)은 그 길이 방향이 열전 쌍을 이룰 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)의 배열 방향과 일치하도록 배치되고, 길이 방향에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 연결할 수 있다. 구조적으로 전극(1300)의 내면의 길이 방향 상의 일 단부 영역과 제1 열전 소자(1200-1)의 단면이 직간접적으로 접촉하고, 전극(1300)의 내면의 길이 방향 상의 타 단부 영역과 제2 열전 소자(1200-2)의 단면이 직간접적으로 접촉할 수 있다. 이에 따라 전극(1300)은 그 내면을 통해 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 전극(1300)의 주면(1302) 중 내면은 솔더링(soldering)이나 웰딩(welding) 등에 의해 서로 결합될 수 있다. 따라서, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 전극(1300)의 단부 영역 사이에는 전극(1300)과 열전 소자(1200)의 결합을 위한 물질이 개재될 수 있다.
전극(1300)은 주로 구리(copper)나 은(silver) 등의 금속 소재로 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)을 외부로 연결하는 단자이다. 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)이 열 출력 모듈(heat outputting module)로 이용되는 경우, 유연 열전 모듈(1000)이 펠티에 효과를 이용한 가열/냉각 동작을 수행하기 위한 전원을 공급할 수 있다. 또 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)이 발전 모듈(thermoelectric generating module)로 이용되는 경우, 유연 열전 모듈(1000)이 지벡 효과를 이용해 생산한 전력을 외부로 전달할 수 있다.
터미널(1400)은 열전 그룹(1500) 별로 한 쌍이 제공되며 열전 그룹(1500) 내에 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 양 끝에 있는 열전 소자들(1200)과 연결될 수 있다.
2.2. 제2 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 쌍의 외부 기판(1120), 지지층(support layer, 1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예와 비교 시 지지층(1140)을 더 포함하는 점에 주요한 차이가 있다.
지지층(1140)은 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)의 사이에 위치한다. 지지층(1140)은 열전 소자(1200)와 전극(1300)을 지지할 수 있다. 따라서, 열전 소자(1200)와 전극(1300)은 외부 기판(1120)과 더불어 지지층(1140)에 의해 지지될 수 있다.
구조적으로 지지층(1140)은 외부 기판(1120) 사이의 빈 공간을 채우도록 제공될 수 있다. 외부 기판(1120)은 전극(1300)의 외면을 통해 전극(1300)을 지지한다. 이에 반해 지지층(1140)은 전극(1300)의 내면과 전극(1300)의 측면을 통해 전극(1300)을 지지할 수 있으므로, 보다 안정적으로 전극(1300)을 지지할 수 있다. 물론, 반드시 지지층(1140)이 전극(1300)을 측면 전체와 맞닿아있는 것은 하는 것은 아닐 수 있다. 또 외부 기판(1120)은 전극(1300)을 통해 열전 소자(1200)의 단면과 연결되어 열전 소자(1200)를 지지한다. 이에 반해 지지층(1140)은 열전 소자(1200)의 측면과 직접 접촉하여 열전 소자(1200)를 지지하므로, 보다 안정적으로 열전 소자(1200)를 지지할 수 있다.
따라서, 지지층(1140)은 외부 기판(1120)과 더불어 열전 소자(1200)와 전극(1300)에 지지력을 추가하여, 유연 열전 소자(1200)가 커빙 등의 변형 시 열전 소자(1200)나 전극(1300)에 접촉 불량이나 유격, 이탈 등이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
지지층(1140)은 유연 열전 모듈(1000)이 유연성을 유지할 수 있도록 유연성 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지층(1140)은 스폰지처럼 내부 포어를 갖는 발포층일 수 있다. 여기서, 발포층은 외부 기판(1120)과 외부 기판(1120) 사이에 발포제를 충진시키는 방식으로 형성될 수 있다. 다시 여기서, 발포제의 충진은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)을 대상으로 수행될 수 있다. 발포제로는 유기발포제, 무기발포제, 물리적 발포제, 폴리우레탄 및 실리콘 폼(silicon foam) 등이 이용될 수 있다.
3.3. 제3 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제3 예에 관하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 장의 외부 기판(1120), 지지층(1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 비교 시 외부 기판(1120)을 일 매만 포함하는 점에 주요한 차이가 있다.
유연 열전 모듈(1000)에 지지층(1140)이 포함되는 경우에는 지지층(1140)에 의해 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 지지될 수 있으므로, 외부 기판(1120)이 반드시 필요하지 않을 수 있다.
본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)로부터 외부 기판(1120) 중 어느 하나를 제거하여 제조될 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 제거는 물리적, 화학적, 기계적 박리를 통해 수행될 수 있다.
일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)은 양면에 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에 비하여 그 유연성이 향상되는 장점이 있다. 이는 외부 기판(1120)이 비록 PI 필름과 같은 유연성 재질로 제공되더라도 커빙 등에 대한 저항력을 다소 가지기 때문이다.
또 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에서 외부 기판(1120)이 없는 면에 배치되는 전극(1300)은 외부 기판(1120)의 부재로 인해 다소 내구성이 떨어질 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)을 이용 시 외부 기판(1120)이 있는 면을 유연 열전 모듈(1000)이 외부로 드러나는 부분으로 이용하면, 이러한 단점을 최소화할 수 있다.
반면, 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에서 외부 기판(1120)이 없는 면의 유연성이 반대면보다 더 뛰어날 수 있다. 이때, 유연 열전 모듈(1000)을 곡면 형태로 이용 시 외부 기판(1120)이 없는 면을 볼록한 형태가 되는 부분으로 이용하면, 이러한 장점을 충분히 활용할 수 있다.
2.4. 제4 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제4 예에 관하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 지지층(1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 비교 시 외부 기판(1120)이 없는 점에 주요한 차이가 있다.
상술한 바와 같이 유연 열전 모듈(1000)에 지지층(1140)이 포함되는 경우에는 지지층(1140)에 의해 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 지지될 수 있으므로, 외부 기판(1120)이 반드시 필요하지 않을 수 있다.
본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)로부터 외부 기판(1120)을 모두 제거하여 제조될 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 제거는 물리적, 화학적, 기계적 박리를 통해 수행될 수 있다.
외부 기판(1120) 없이 지지층(1140)만 있는 유연 열전 모듈(1000)은 양면에 외부 기판(1120)이 있거나 혹은 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에 비하여 그 유연성이 향상되는 장점이 있다.
3. 커빙 방향을 고려한 열전 소자와 전극의 배열(arrangement)을 갖는 유연 열전 모듈
이하에서는 유연 열전 모듈(1000)의 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
유연 열전 모듈(1000)에는 일반적으로 도 7을 참조하여 설명한 것과 같이 길이 수치가 폭 수치보다 큰 판상의 전극(1300)을 이용할 수 있다.
전극(1300)은 다소 간의 유연성은 갖고 있으나, PI 필름으로 제공되는 외부 기판(1120)이나 발포층으로 제공되는 내부 기판(1140), 즉 지지층(1140)에 비해서는 유연성이 떨어질 수 있다. 따라서, 전극(1300)의 배치 방향이 전체적인 유연 열전 모듈(1000)의 유연성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
구체적으로 유연 열전 소자(1200)를 동일한 정도로 커빙하는 경우, 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙하는 것에 비해 전극(1300)의 길이 방향으로 커빙하는 것이 전극(1300)이 변형에 저항하는 정도가 더 클 수 있다. 다시 말해, 유연 열전 소자(1200)를 커빙할 경우, 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙하는 것이 전극(1300)의 길이 방향에 따라 커빙하는 것보다 더 유리할 수 있다.
또, 유연 열전 소자(1200)를 커빙하는 경우, 전극(1300)과 열전 소자(1200) 간의 결합 부위에 스트레스(stress)가 집중되거나 결함이 발생할 수 있다. 전극(1300)의 길이 방향에 따라 커빙시키는 것과 비교하여 유연 열전 소자(1200)를 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙시키는 것이 전극(1300)과 열전 소자(1200) 간의 결합 부위에 발생하는 문제를 해소하는데도 보다 적합하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 커빙 정도에 따른 전기적 특성에 관한 도면이다.
도 11은 A-A’ 방향과 B-B’ 방향으로 유연 열전 모듈(1000)을 커빙시키면서 측정한 유연 열전 모듈(1000)의 저항값에 관한 것이다.
측정에는 모든 열전 소자(1200)가 지그재그(zigzag) 형태로 직렬 연결되어 하나의 열전 그룹(1500)을 형성하고 있는 유연 열전 모듈(1000)이 이용되었다.
도 11을 참조하면, 측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 소자들(1200)은 B-B’ 방향에 따라 1차원 어레이 형태로 직렬 연결되는 복수의 라인(이하 ‘열전 라인(1600)’이라고 함)을 형성하며, 열전 라인들(1600)은 서로 직렬 연결된다. 이에 따라 복수의 열전 소자들(1200)은 복수의 열전 라인(1600)으로 구성되는 하나의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
열전 라인들(1600)의 직렬 연결은 서로 인접한 열전 라인들(1600)의 끝에서 전극(1300)이 열전 라인(1600)을 이어줌으로써 이루어질 수 있다. 구체적으로 열전 라인(1600)은 열전 라인(1600)에 속한 열전 소자들(1200) 중 열전 라인(1600)의 끝에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
이하에서는 인접한 열전 라인(1600)을 연결을 전기적으로 연결시키는 열전 소자(1200)를 ‘연결 열전 소자(1200a)’라고 지칭한다. 또 두 개의 열전 라인(1600) 각각에 속하는 연결 열전 소자(1200a)를 전기적으로 연결하는 전극(1300)을 ‘연결 전극(1300a)’이라고 지칭하기로 한다. 이와 반대로 하나의 열전 라인(1600) 내에 속하는 열전 소자들(1200) 중 연결 열전 소자(1200a)를 제외한 나머지 열전 소자(1200)를 ‘일반 열전 소자(1200b)’라고 지칭하고, 일반 열전 소자(1200b)를 연결하는 전극(1300)을 ‘일반 전극(1300b)’이라고 지칭하기로 한다. 물론, 연결 열전 소자(1200a), 연결 전극(1300a), 일반 열전 소자(1200b) 및 일반 전극(1300b) 등의 명칭은 설명의 편의를 위해 임의적으로 정한 것이며 단순히 배열 위치나 배치 방향을 구분하기 위한 용어에 불과하므로, 열전 소자(1200)나 전극(1300)의 재질, 소재, 형상 등을 구별하는 것은 아님을 분명히 밝혀둔다.
측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서는 열전 라인(1600)이 B-B’ 방향에 따라 연장되므로, 일반 전극(1300b)은 그 길이 방향이 B-B’ 방향과 일치하도록 배치되고 연결 전극(1300a)은 그 길이 방향이 A-A’ 방향과 일치하도록 배치된다. 따라서, 측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서는 전극(1300) 중 다수(majority)는 그 길이 방향이 B-B’ 방향으로 배치되고, 전극(1300) 중 소수(minority)만 그 길이 방향이 A-A’ 방향으로 배치된다. 저항값은 양단의 터미널(1400)에 대하여 측정하였다.
도 11을 참조하면, B-B’ 방향으로 커빙 시에 유연 열전 모듈(1000)의 저항값의 변화가 A-A’ 방향으로 커빙한 경우에 비해 유의미하게 큰 것을 볼 수 있다. 이는 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하는 전극(1300)이 유연 열전 모듈(1000)의 성능 저하를 유발하는 요인이 된다는 사실을 시사하는 것이다.
따라서, 유연 열전 소자(1200)가 도 3 및 도 4에서와 같이 원통 형상 등의 단순 곡면 형태로 활용되는 경우에는, 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하는 전극(1300)을 최소화시킴으로써 유연 열전 모듈(1000)의 성능이 개선될 수 있다.
이하에서는 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)의 대표적인 몇몇 예들에 관하여 설명하기로 한다.
후술되는 예시들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로 본 발명이 이로 인해 한정되는 것은 아님은 물론이다.
또, 후술되는 예시들에서는 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조를 가지는 것을 기준으로 설명하기로 한다. 그러나, 이는 오직 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조 이외에도 도 8 내지 도 10의 레이어 구조나 그 외의 다른 유사한 레이어 구조를 가지는 것도 가능하다. 즉, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열과 다양하게 조합될 수 있으므로, 도 9의 레이어 구조로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 설명에서 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)에 대하여 비록 도 5를 위주로 설명할 것이지만, 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조에 한정되는 것은 아니며, 도 8 내지 도 10을 비롯한 다양한 레이어 구조에 적용될 수 있음을 명확히 하기 위하여 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 또는 지지층(1140)이라는 표현은 가급적 지양하고, 이들을 아우르는 포괄적인 ‘기판(1100)’이라는 용어를 사용하기로 한다.
3.1. 하나의 열전 그룹을 갖는 유연 열전 모듈
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 구성도에 관한 도면이다.
본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 하나의 열전 그룹(1500)만을 포함하고 있다.
도 12를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 단일의 열전 그룹(1500)을 가지며, 열전 그룹(1500)을 이루는 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 처음과 마지막에 배치되는 열전 소자(1200)가 각각 터미널(1400)을 통해 전원(power source) 또는 배터리(battery) 등의 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 결합 사시도이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B1-B1’ 방향을 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
열전 라인들(1600)은 그 끝에서 인접한 열전 라인(1600)과 연결되어 전체 열전 라인(1600)이 모두 직렬 연결될 수 있다.
구체적으로 열전 라인(1600) 중 A1-A1’ 방향에 따라 2차원 어레이 상에서 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)을 제외한 나머지 열전 라인들(1600)은 두 인접한 열전 라인(1600) 중 어느 하나의 열전 라인(1600)과는 일 단부에서 연결되고, 두 인접한 열전 라인(1600) 중 다른 하나의 열전 라인(1600)과는 열전 라인(1600)의 배치 방향 상 상기 일 단부의 반대쪽에 위치하는 다른 단부에서 연결될 수 있다.
또 열전 라인(1600) 중 A1-A1’ 방향에 따라 2차원 어레이 상에서 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 열전 소자(1200a)가 인접한 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 열전 소자(1200a)와 연결 전극(1300a)을 통해 연결됨으로써, 열전 라인(1600)은 인접한 열전 라인(1600)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 A1-A1’ 단면도이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 B1-B1’ 단면도이다.
도 16을 살펴보면, 열전 라인(1600)이 B1-B1’ 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A1-A1’ 방향에 따르도록 배열된다. 마찬가지로 도 17을 살펴보면, 열전 라인(1600)이 B1-B1’ 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 길이 방향이 B1-B1’ 방향에 따르도록 배열된다.
전극(1300)은 길이 치수가 폭 치수보다 크기 때문에, 일정한 반경으로 커빙되는 것을 가정하면, 그 길이 방향으로 커빙될 때 그 폭 방향으로 커빙되는 것보다 더 많이 커빙될 수 있다. 이에 따라 전극(1300)은 그 길이 방향에 따라 커빙될 때보다 폭 방향으로 커빙될 때 커빙에 대하여 덜 저항한다. 따라서, 유연 열전 모듈(1000)을 커빙할 때 가능한 한 전극(1300)의 폭 방향으로 커빙하는 것이 유리할 수 있다. 이는 일반적으로 유연 열전 모듈(1000)에 포함된 전극(1300) 중에는 일반 전극(1300b)이 연결 전극(1300a)보다 많으므로. 특정 방향으로 커빙된 곡면 형태로 유연 열전 모듈(1000)을 이용할 경우에는 일반 전극(1300b)의 폭 방향이 특정 방향과 일치시키면 유연 열전 모듈(1000)이 높은 유연성과 커빙에 대한 내구력을 확보할 수 있다.
일반 전극(1300b)의 폭 방향은, 연결 전극(1300a)의 길이 방향, 열전 라인(1600) 간의 배열 방향과는 일치한다. 또 일반 전극(1300b)의 폭 방향은, 일반 전극(1300b)의 길이 방향, 연결 전극(1300a)의 폭 방향, 열전 라인(1600) 내의 열전 소자들(1200)의 배열 방향, 열전 라인(1600)의 배치 방향과는 수직일 수 있다. 따라서, 특정 방향으로 커빙된 곡면 형태로 유연 열전 모듈(1000)을 이용할 경우에는 높은 유연성과 커빙에 대한 내구력을 확보하기 위해서는, 일반 전극(1300b)의 길이 방향, 연결 전극(1300a)의 폭 방향, 열전 라인(1600) 내의 열전 소자들(1200)의 배열 방향 및 열전 라인(1600)의 배치 방향은 특정 방향과 일치하고, 일반 전극(1300b)의 폭 방향, 연결 전극(1300a)의 길이 방향, 열전 라인(1600) 간의 배열 방향과는 수직이 되도록 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배치 및 배열 관계를 결정할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예가 A1-A1’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예가 B1-B1’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A1-A1’ 방향으로 커빙되는 경우에는 일반 전극(1300b)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 19를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B1-B1’ 방향으로 커빙되는 경우에는 일반 전극(1300b)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
비교적 수량이 적은 연결 전극(1300a)은 일반 전극(1300b)보다 유연 열전 모듈(1000)의 커빙에 적은 영향만을끼치므로, 일반 전극(1300b)을 중심으로 전극(1300)이 유연 열전 모듈(1000)의 커빙에 끼치는 영향을 고려하면, 일반 열전 소자(1200b)의 폭 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유리할 수 있다. 즉, 특정 방향으로 유연 열전 소자(1200)를 커빙하여 이용하고자 하는 경우, 열전 라인(1600)의 배치 방향을 커빙 방향과 수직하게 하는 것이 커빙 방향과 일치하도록 하는 것보다 유리할 수 있다.
3.2. 복수의 열전 그룹을 갖는 유연 열전 모듈
본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 구성도이다.
도 20을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 그룹(1500)을 가지며, 열전 그룹(1500)을 이루는 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 처음과 마지막에 배치되는 열전 소자들(1200)이 각각 터미널(1400)을 통해 전원(power source) 또는 배터리(battery) 등의 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 결합 사시도이고, 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 21 내지 도 23을 참조하면, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B2-B2’ 방향에 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
본 구현예에서, 열전 라인들(1600)은 서로 전기적으로 연결되지 않고, 각각이 하나의 열전 그룹(1500)을 형성한다.
구체적으로 각각의 열전 라인들(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다. 하나의 열전 라인(1600)으로 구성된 열전 그룹(1500)은 각각 독립적으로 개별 동작을 수행할 수 있다.
이에 따라 본 구현예에서는 연결 열전 소자(1200a)와 연결 전극(1300a) 없이, 모든 열전 소자(1200)는 일반 열전 소자(1200b)이고, 모든 전극(1300)은 일반 전극(1300b)이 된다. 따라서, 본 구현예의 유연 열전 모듈(1000)에서 포함된 모든 전극(1300)은 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 일치하도록 배치될 수 있다.
열전 라인(1600)은 서로 연결되지 않고, 독립적으로 B2-B2’ 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A2-A2’ 방향에 따르도록 배열된다. 따라서, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)의 A2-A2’ 단면은 도 16과 유사하고, B2-B2’ 단면은 도 17과 유사할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예가 A2-A2’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예가 B2-B2’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 24를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A2-A2’ 방향으로 커빙되는 경우에는 모든 전극(1300)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 25를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B2-B2’ 방향으로 커빙되는 경우에는 모든 전극(1300)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
본 구현예에서는 모든 전극(1300)이 일반 전극(1300b)으로 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 동일하게 배치되므로, 열전 라인(1600)의 배치 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성과 내구성 측면에서 유리할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 결합 사시도이고, 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 분해 사시도이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 26 내지 도 28을 참조하면, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B3-B3’ 방향에 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
본 구현예에서, 열전 라인들(1600)은 그 일부가 서로 전기적으로 연결되어, 복수의 열전 그룹(1500)을 형성한다. 예를 들어, n개의 열전 라인(1600)이 서로 직렬 연결되어 복수의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다. 여기서, n은 자연수이다. 또 본 구현예의 유연 열전 모듈(1000)에 포함된 열전 그룹(1500)이 가지는 열전 라인(1600)의 수는 모두 동일하거나 일부 또는 전부가 서로 상이할 수 있다.
구체적으로 소정 개수의 연속하여 배열된 열전 라인(1600) 중 A3-A3’ 방향에 따라 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)을 제외한 나머지 열전 라인들(1600)은 두 인접한 열전 라인(1600) 중 어느 하나의 열전 라인(1600)과는 일 단부에서 연결되고, 두 인접한 열전 라인(1600) 중 다른 하나의 열전 라인(1600)과는 열전 라인(1600)의 배치 방향 상 상기 일 단부의 반대쪽에 위치하는 다른 단부에서 연결될 수 있다.
또 소정 개수의 연속하여 배열된 열전 라인(1600) 중 A3-A3’ 방향에 따라 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
2차원 어레이 상의 열전 라인들(1600)은 위와 같은 방식으로 복수의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
본 구현예에서, 열전 라인(1600) 내의 다수의 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A3-A3’ 방향에 따르도록 배열되고, 열전 라인(1600) 내의 소수의 연결 전극들(1300a)은 그 폭 방향이 B3-B3’ 방향에 따르도록 배열된다. 따라서, 본 구현예에서 일반 전극(1300b)을 기준으로, 유연 열전 모듈(1000)의 A3-A3’ 단면은 도 16과 유사하고, B3-B3’ 단면은 도 17과 유사할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예가 A3-A3’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예가 B3-B3’ 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 29를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A3-A3’ 방향으로 커빙되는 경우에는 다수의 전극(1300)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 30을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B3-B3’ 방향으로 커빙되는 경우에는 다수의 전극(1300)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
본 구현예에서는 다수의 전극(1300)이 일반 전극(1300b)으로 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 동일하게 배치되므로, 열전 라인(1600)의 배치 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성과 내구성 측면에서 유리할 수 있다.
4. 연결 전극들을 동일 측면에 배치한 유연 열전 모듈
유연 열전 모듈(1000)에서 열전 그룹(1500)이 복수의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우 유연 열전 모듈(1000)의 전극(1300)의 일부는 열전 라인(1600)을 연결하는 연결 전극(1300a)으로 기능할 수 있다. 여기서, 열전 라인(1600) 간의 전기적 연결은 주로 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 전극(1300a)을 통해 다른 열전 라인(1600)과 연결되므로, 연결 전극(1300a)은 주로 열전 라인(1600)의 양 단부 영역 각각에서 열전 라인(1600)의 배열 방향에 따라 배열될 수 있다.
일반적으로 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 그룹(1500)을 형성하는 전극들(1300)은 전기 회로 상의 순서에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 측에 번갈아 배치된다.
반면 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 개수가 일정한 경우, 열전 라인(1600)의 일 단부에서 열전 라인(1600)의 배열 방향에 따라 배열되는 연결 전극들(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 동일 주면 측에 배치될 수 있다. 또, 열전 라인(1600)의 서로 반대 단부 측에 위치하는 연결 전극들(1300a)은 열전 라인(1600)을 형성하는 열전 소자(1200)의 개수가 홀수인지 짝수인지 여부에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 동일 주면 측 또는 반대 주면 측에 배치될 수 있다. 즉, 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 수를 조절함으로써 연결 전극(1300a)을 모두 동일 측면에 위치시킬 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 연결 전극(1300a)을 모두 동일 측면에 위치시키면, 유연 열전 모듈(1000)의 몇몇 이용 형태에서 유연성과 내구성 측면에서 유리한 효과를 얻을 수 있는 경우가 있다.
이하에서는 유연 열전 모듈(1000)의 이용 형태에 적합할 수 있는 연결 전극(1300a)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 대표적인 예들에 관하여 설명하기로 한다.
후술되는 예시들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로 본 발명이 이로 인해 한정되는 것은 아님은 물론이다.
또, 후술되는 예시들에서는 유연 열전 모듈(1000)이 상술한 도 5 및 도 8 내지 도 10의 레이어 구조 중 어느 하나를 가지는 것을 기준으로 설명하기로 한다. 그러나, 이는 오직 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)이 설명을 위해 이용된 레이어 구조 이외에도 도 5 및 도 8 내지 도 10의 레이어 구조나 그 외의 다른 유사한 레이어 구조를 가지는 것도 가능하다.
즉, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열과 다양하게 조합될 수 있으므로, 설명에 이용된 레이어 구조로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 다만, 후술되는 예시들 중 일부에서는 특별히 특정한 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)에 관한 것일 수 있는데, 이때에는 그에 관한 별도의 언급이 있을 것이다.
또 이하의 설명에서는 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향의 단부 영역으로, 연결 전극(1300a)이나 터미널(1400)이 배치되는 영역을 ‘연결 영역’으로 정의하기로 한다. 만약 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 유연 열전 그룹(1500)에서 터미널(1400)이 배치되는 영역에는 연결 전극(1300a)이 배치되지 않을 수 있으나, 이때에는 터미널(1400)이 배치되는 영역에 대하여 ‘연결 영역’으로 지칭하기로 한다. 마찬가지로 열전 그룹(1500)이 단일 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 유연 열전 그룹(1500)의 전극들(1300) 중 연결 전극(1300a)에 해당하는 구성이 없을 수 있지만, 이때에도 터미널(1400)이 배치되는 영역에 대하여 ‘연결 영역’으로 지칭하기로 한다.
또 커빙 방향 등을 고려한 연결 전극(1300a)의 배열 양태는 상술한 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열 양태에 조합될 수도 있음을 밝혀둔다.
4.1. 연결 전극이 유연 열전 모듈의 노출면 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 양 주면 중 일 주면 측이 외부로 노출되고, 다른 주면 측은 외부로 노출되지 않는 형태로 열전 장치(100)에 탑재되어 이용될 수 있다. 이하에서는 양 주면 중 외부로 노출되는 방향의 주면을 노출면으로, 노출면의 반대 방향의 주면을 비노출면으로 구분하여 지칭하기로 한다.
여기서, ‘외부로 노출되다’의 의미는 반드시 직접적으로 외부에 노출되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 간접적으로 노출되는 것까지도 포함하는 의미이다. 따라서, 노출면이란 반드시 외부로 직접 노출되는 면만을 의미하는 것은 아니며, 유연 열전 모듈(1000)을 보호하는 보호면 등을 통해 간접적으로 외부에 노출되는 면까지도 포함회는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 유연 열전 모듈(1000)의 양면이 모두 노출면인 경우에는 유연 열전 모듈(1000)의 두 주면 중 외부부터 더 파손되기 쉬운 상태인 면을 노출면으로 정의하고, 그 반대면을 비노출면으로 정의할 수 있다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측에 배치될 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 31을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 극장 등에서 영상 콘텐츠의 출력 시 착석자에게 열적 감각을 제공하는 체감형 4D 의자(400)와 같은 열전 장치(100)에 탑재될 수 있다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)은 시트부(402)에 탑재되며, 유연 열전 모듈(1000)은 노출면과 비노출면을 가질 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 C1 영역의 단면도이고, 도 34는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 D1 영역의 단면도이다.
도 32 내지 도 34를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 33과 도 34를 살펴보면, 터미널(1400) 측의 연결 영역(C1)과 터미널(1400) 반대 측의 연결 영역(D1)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 32를 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 비노출면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 비노출면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 노출면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 비노출면 측에 배치되도록 할 수 있다.
따라서, 열전 그룹(1500)을 이루는 열전 라인(1600)의 개수가 두 개인 경우에는 연결 전극(1300a)이 비노출면 측에 위치하도록 하면서, 열전 소자(1200)의 개수를 조정하여 터미널(1400)을 노출면 또는 비노출면 중 어느 측면에 배치할지를 결정할 수 있다. 일반적으로는 터미널(1400)이 비노출면 측에 위치하는 것이 내구성 등의 측면에서 유리할 수 있지만, 유지 보수의 관점이나 공간적 설계 등을 고려하여 터미널(1400)이 외부로 드러나는 것이 유리할 수도 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 이러한 문제는 유연 열전 모듈(1000)의 노출면과 비노출면 측에 교번적으로 배치되는 일반 전극(1300b)보다 연결 전극(1300a)에 의해 발생하기 쉬우며, 특히 연결 전극(1300a)을 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하도록 배치하는 경우에는 연결 전극(1300a)에서 문제가 발생할 가능성이 더욱 증가할 수 있다.
이때, 본 예와 같이 연결 전극(1300a)이 비노출면 측으로 배열되도록 함으로써 기판(1100) 등에 의해 연결 전극(1300a)이 최대한 보호되도록 하면, 연결 전극(1300a)의 불량을 최대한 억제할 수 있게 된다.
한편, 이상의 설명에서는 주로 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 개수가 동일한 것을 기준으로 열전 소자(1200)의 배치와 전기적 연결에 관하여 설명하였다. 이에 의하면, 복수의 열전 라인(1600)으로 열전 그룹(1500)이 구성되는 경우에, 동일한 연결 영역에 있는 터미널(1400)과 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 동일한 측면에 위치하게 된다. 그러나, 경우에 따라서 동일한 연결 영역에 있는 터미널(1400)과 연결 전극(1300a)을 유연 열전 모듈(1000)의 서로 다른 주면 측에 위치하도록 할 필요가 있을 수 있다.
예를 들어, 연결 전극(1300a)의 파손 방지를 위해 연결 전극(1300a)은 양 연결 영역에서 모두 비노출면 측에 위치하도록 하고, 터미널(1400)은 배선 설계 상 노출면 측에 위치하도록 할 필요가 있을 수 있다. 이 경우에는 열전 그룹(1500)을 구성하는 열전 라인(1600) 중 터미널(1400)에 연결되는 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수를 다른 열전 라인(1600)과 상이하게 함으로써 연결 전극들(1300a)과 터미널(1400)을 서로 유연 열전 모듈(1000)의 다른 주면에 배치되도록 할 수 있다. 구체적으로 터미널(1400)이 속하는 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)를 2m-1 개로 설정하고 나머지 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 설정하면, 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)의 노출면 측에 위치되고, 양 연결 영역의 연결 전극들(1300a)은 모두 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측에 위치될 수 있다.
4.2. 연결 전극이 커빙된 유연 열전 모듈의 외경면 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 양 주면 중 일 주면 측이 곡률 중심을 향한 면이 되고, 다른 주면 측은 곡률 중심을 향한 면의 반대면이 되는 형태로 열전 장치(100)에 탑재되어 이용될 수 있다. 이하에서는 양 주면 중 곡률 중심을 향한 주면을 내경면으로, 내경면의 반대 방향의 주면을 외경면으로 구분하여 지칭하기로 한다.
여기서, 내경면 및 외경면은 상술한 노출면 및 비노출면과는 다른 측면의 용어이다. 즉,도 3에 도시된 스틱 형태의 게이밍 콘트롤러에서와 같이 외부 형상이 볼록면인 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 이용되는 경우에는 외경면이 노출면이 되고 내경면이 비노출면이 되지만, 이와 달리 외부 형상이 오목면인 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 이용되는 경우에는 외경면이 비노출면이 되고 내경면이 노출면이 되는 것도 가능하다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 외경면 측에 배치될 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 35를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 공장의 파이프 라인(P)에 설치되는 폐열 발전 장치(500) 또는 온도 센싱 장치(500)와 같인 열전 장치(100)에 탑재될 수 있다. 도 35와 같은 형태의 열전 장치(100)에서, 유연 열전 모듈(1000)은 파이프 라인을 감싸도록 설치되어 파이프 라인과 외기(外氣) 간의 온도차를 이용해 전기 에너지를 생산하거나 생산되는 전기 에너지의 전압 등에 기초하여 파이프 라인의 온도를 센싱할 수 있다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)은 볼록면인 외경면과 오목면인 내경면을 가질 수 있다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 37은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 C2 영역의 단면도이고, 도 38은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 D2 영역의 단면도이다.
도 36 내지 도 38를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 37과 도 38을 살펴보면, 터미널(1400) 측의 연결 영역(C2)과 터미널(1400) 반대 측의 연결 영역(D2)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 외경면 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 36을 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 외경면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 외경면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 내경면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 외경면 측에 배치되도록 할 수 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 여기서, 비록 유연 열전 모듈(1000)은 그 두께가 길이나 폭 등의 다른 치수(dimension)에 비해 작은 것이 일반적이기는 하지만, 유연 열전 모듈(1000)이 일정 이상의 각도로 커빙되는 경우 외경면과 내경면의 곡률 반경의 차이가 유의미하게 작용할 수 있다. 특히, 전극(1300)은 유연성이 높은 재질로 제공되는 기판(1100)과 달리 비교적 유연성이 낮은 재질로 제공될 수 있다. 따라서, 전극(1300)의 낮은 유연성이 전체 유연 열전 모듈(1000)의 유연성이 끼치는 악영향을 최소화하기 위해서는, 비교적 곡률 반경이 작은, 즉 커빙 각도가 비교적 큰 내경면 측에 전극(1300)을 배치하는 것보다는 비교적 곡률 반경이 큰, 즉 커빙 각도가 비교적 작은 외경면 측에 전극(1300)을 배치하는 것이 전체 유연 열전 모듈(1000)의 유연성을 개선시킬 수 있다. 또한 연결 전극(1300a)은 연결 영역에 일렬로 배치되는 것이 일반적인데, 이때 커빙 각도가 큰 내경면에 연결 전극(1300a)이 배치되면, 연결 전극(1300a)이 큰 각도로 휘어지게 되므로 열전 소자(1200)와 솔더링된 부위에 파손이 초래될 수 있을 뿐 아니라 인접한 연결 전극들(1300a)이 서로 접촉하여 전기적 쇼트를 일으킬 수도 있다. 따라서, 본 예에서와 같이 연결 전극(1300a)을 외경면으로 배치시키면 이러한 문제들을 완화시킬 수 있다.
한편, 본 예와 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예는 조합되는 것이 가능하다. 예를 들어, 노출면이 오목한 경우에는 외경면과 비노출면이 동일 면이 되는데, 연결 전극(1300a)을 외경면과 비노출면인 주면에 배치시킴으로써, 연결 전극(1300a)이 외경면에 배치될 때의 장점과 비노출면에 배치될 때의 장점이 합해질 수 있다. 물론, 노출면이 볼록면인 경우에는, 연결 전극(1300a)을 본 예와 비노출면 중 어느 쪽에 위치시키는 것이 좋을지 적절히 선택할 수 있다.
4.3. 연결 전극이 유연 열전 모듈의 외부 기판 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예는, 도 9에 도시된 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측에만 외부 기판(1120)만이 있는 유연 열전 모듈(1000)을 기준으로 설명한다. 다만, 본 예가 도 9의 레이어 구조를 가지는 유연 열전 모듈(1000)로 한정되는 것은 아니며, 다른 레이어 구조에도 적용될 수 있는데 이와 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 9를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 내부 기판(1140)의 일 측에만 외부 기판(1120)이 존재한다. 이는 비록 외부 기판(1120)이 어느 정도의 유연성을 갖고는 있지만, 내부 기판(1140)의 양 주면에 외부 기판(1120)이 있는 경우보다 일 면에만 외부 기판(1120)이 있는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성 측면에서 유리하기 때문이다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치될 수 있다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 40은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예의 C3 영역의 단면도이고, 도 41은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예의 D3 영역의 단면도이다.
도 39 내지 도 41을 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 40과 도 41을 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 양 연결 영역(C3, D3)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 39를 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 내부 기판(1140)으로부터 외부 기판(1120)이 있는 쪽에서 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 외부 기판(1120)이 없는 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되도록 할 수 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 외부 기판(1120)이 내부 기판(1140)의 일 측면에만 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140)의 사이에 배치되는 전극들(1300)은 전극(1300)이 내부 기판(1140)의 외면과 외부 기판(1120)의 내면에 의해 지지되므로 안정적으로 지지될 수 있으나, 외부 기판(1120)이 없는 측면에 배치되는 전극들(1300)은 전극(1300)이 내부 기판(1140)에 의해서만 지지되므로 비교적 불안정하게 지지될 수 있다. 특히, 유연 열전 모듈(1000)을 커빙하는 경우에는 연결 전극(1300a)이 큰 스트레스가 걸릴 수 있으므로, 본 예에서는 연결 전극들(1300a)을 모두 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치되도록 함으로써 연결 전극(1300a)이 보다 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.
본 예는 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 및 외경면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 중 적어도 하나와 조합되는 것이 가능하다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 비노출면으로 이용하면, 연결 전극(1300a)이 비노출면에 배치되는 장점과 연결 전극(1300a)이 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되는 장점이 합해질 수 있다. 다른 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 볼록면으로 이용하면, 연결 전극(1300a)이 외경면에 배치되는 장점과 연결 전극(1300a)이 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되는 장점이 합해질 수 있다.
또는 이와 반대로 본 예는 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 및 외경면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 단점을 보완하는 형태로 이용될 수도 있다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 노출면으로 이용하면, 비록 노출면에 연결 전극(1300a)을 배치하더라도 외부 기판(1120)이 노출면에 배치된 연결 전극(1300a)을 안정적으로 지지하는 것이 가능하다. 다른 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 내경면으로 이용하면, 비록 내경면에 연결 전극(1300a)을 배치하더라도 외부 기판(1120)이 내경면에 배치되는 연결 전극(1300a)을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 예에 관하여 도 9에 도시된 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조를 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 예는 도 9의 레이어 구조 이외의 다른 레이어 구조에도 적용될 수 있다.
일 예로, 외부 기판(1120)이 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면에 모두 존재하는 도 5 또는 도 8과 같은 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 두 외부 기판(1120) 중 전극(1300)을 보다 잘 지지할 수 있는 외부 기판(1120) 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 구체적으로 두 장의 외부 기판(1120)의 재질이 서로 상이한 경우에는 두 외부 기판(1120) 중 보다 유연성이 높거나 또는 전극(1300)과 접착력이 높아 전극(1300)을 더 안정적으로 지지할 수 있는 외부 기판(1120) 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 두 외부 기판(1120) 중 전극(1300)에 대한 지지력이 높은 측에 배치될 수 있다.
다른 예로, 외부 기판(1120)이 없는 도 10과 같은 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 내부 기판(1140)의 두 주면 중 전극(1300)을 보다 잘 지지할 수 있는 주면 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 내부 기판(1140)의 양 주면 중 지지력이 높은 측에 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측에 히트 싱크나 히트 파이프, 방열 핀 등의 방열 수단이 설치되는 경우 또는 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측이 열전이 열전 장치(100)의 케이싱 등에 의해 받쳐지는 경우 등에는, 양 주면 중 방열 수단이 위치하는 측면 또는 열전 장치(100)의 케이싱 등에 의해 받쳐지는 측면에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 방열 수단이나 열전 장치(100)의 케이싱 등과 같은 외부 구성요소를 마주보는 측면에 배치될 수 있다.
5. 곡률 반경을 고려한 커넥터와 연결 전극의 배치를 갖는 유연 열전 모듈
이하에서는 곡률 반경이 변화하는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
도 3 및 도 4에서는 유연 열전 모듈(1000)이 일정한 곡률을 갖는 원통 형상의 곡면에 이용되는 것으로 설명하였다. 그러나, 유연 열전 모듈(1000)이 반드시 일정한 곡률을 갖는 원통 형상의 곡면으로만 이용되는 것은 아니다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제4 예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이고, 도 43은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제4 예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 42를 참조하면, 본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 열전 장치(100)에 E-E’ 방향을 따라 곡률이 변화하는 부위에 탑재될 수 있다. 도 42를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 하부 영역에서의 곡률 반경(r)이 상부 영역에서의 곡률 반경(R)보다 작다. 즉, 유연 열전 모듈(1000)은 그 커빙 각도는 상부에서는 완만하고 하부에서는 급격하게 커빙될 수 있다. 도 43을 살펴보면, 위와 같은 형태의 유연 열전 모듈(1000)은 부채꼴 형태의 주면을 가질 수 있다.
본 예에서는, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역 중 연결 전극(1300a)의 개수가 많은 연결 영역이 대경부에 배치될 수 있다.
여기서, ‘대경부’란 유연 열전 모듈(1000)이 영역 별로 일정하지 않은 곡률 반경을 갖고 커빙될 때 곡률 반경이 큰 영역, 즉 커빙 각도가 완만한 영역이다. 또 반대로 유연 열전 모듈(1000)이 영역 별로 일정하지 않은 곡률 반경을 갖고 커빙될 때 곡률 반경이 작은 영역, 즉 커빙 각도가 급격한 영역은 ‘소경부’로 지칭하기로 한다.
한편, 도 42 및 도 43에서는 대경부와 소경부가 유연 열전 모듈(1000)의 주면의 양 모서리에 위치하는 것으로 도시하였으나, 대경부와 소경부의 위치가 반드시 도 42 및 도 43으로 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상술한 바와 같이 유연 열전 모듈(1000)은 유연 열전 모듈(1000)에 포함되는 전극(1300)이 가능한 한 그 길이 방향이 커빙 방향과 수직이 되도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라 본 예에서는 일반 전극들(1300b)은 그 길이 방향이 커빙 방향과 수직되고, 연결 전극들(1300a)은 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하도록 배치될 수 있다. 따라서, 연결 영역은 유연 열전 모듈(1000)의 대경부 측과 소경부 측에 각각 위치될 수 있다.
연결 영역은 터미널(1400)이 위치하는 연결 영역과 터미널(1400)이 위치하지 않는 연결 영역으로 나뉘는데, 두 연결 영역 중 터미널(1400)이 위치하지 않는 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수가 터미널(1400)이 위치하는 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수보다 많을 수 있다. 특히, 열전 그룹(1500)을 구성하는 열전 라인(1600)의 개수가 적을수록 두 연결 영역의 연결 전극(1300a)의 개수의 비율이 커질 수 있다. 예를 들어, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)을 포함하는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 없을 수 있다. 다른 예를 들어, 열전 그룹(1500)이 네 개의 열전 라인(1600)을 포함하는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에 속하는 열전 전극(1300)보다 터미널(1400)이 없는 측의 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수가 2배일 수 있다.
이미 다수 언급한 바와 같이 커빙 방향과 길이 방향이 일치하도록 배치된 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 유연성을 저해할 뿐 아니라 커빙에 의해 파손되기 쉬운데, 연결 전극(1300a)의 커빙 각도를 완만하게 할수록 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
따라서, 본 예와 같이 대경부와 소경부를 갖는 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역 중 연결 전극(1300a)이 보다 많은 연결 영역을 대경부 측에 배치시킴으로써 유연 열전 모듈(1000)의 유연성 및 내구성을 개선할 수 있다.
한편, 본 예는 상술한 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조들의 예시들, 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 예시들 및 연결 전극들(1300a)을 동일 측면에 배치한 유연 열전 모듈(1000)의 예시들 중 적어도 하나와 조합되어 적용될 수 있다.
6. 연결 영역이 주면의 중앙에 배치되는 유연 열전 모듈
이상에서 설명한 유연 열전 모듈(1000)에서는 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역이 유연 열전 모듈(1000)의 열전 라인(1600)의 배치 방향과 수직한 방향의 양쪽 모서리 영역에 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 소자(1200)의 배열과 전기적 연결을 설계함에 따라 연결 영역이 유연 열전 모듈(1000)의 모서리 영역이 아닌 부위(이하 ‘중앙 영역’이라 함)에 형성되는 것도 가능하다.
도 44는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제 5 예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 44를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)에는 양쪽 모서리 영역(D4, D4’)과 중앙 영역(C4)에 세 개의 연결 영역이 형성될 수 있다. 여기서, 열전 그룹(1500)을 형성하는 열전 라인(1600)을 중앙 영역(C4)을 기준으로 양쪽에 형성될 수 있다. 본 예에서는 설명의 편의를 위해 중앙의 연결 영역(C4)을 기준으로 일 측의 열전 라인(1600)을 제1 열전 라인(1600-1), 타 측의 열전 라인(1600)을 제2 열전 라인(1600-2)으로 지칭하기로 한다.
제1 열전 라인들(1600-1)은 일 측 모서리의 연결 영역(D4)과 중앙의 연결 영역(C4)을 통해 서로 직렬 연결되어 제1 서브 열전 그룹(1500-1)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 열전 라인들(1600-2)은 타 측 모서리의 연결 영역(D4’)과 중앙의 연결 영역(C4)을 통해 서로 직렬 연결되어 제2 서브 열전 그룹(1500-2)을 형성할 수 있다. 또, 제1 서브 열전 그룹(1500-1)은 전기 회로 상 일 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 터미널(1400)에 연결되고, 타 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 제2 서브 열전 그룹(1500-2)과 연결될 수 있다. 또 마찬가지로, 제2 서브 열전 그룹(1500-2)은 전기 회로 상 일 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 터미널(1400)에 연결되고, 타 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 제1 서브 열전 그룹(1500-1)과 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 서브 열전 그룹(1500-1)과 제2 서브 열전 그룹(1500-2)은 전기적으로 연결되어, 하나의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
다시 말해, 본 예에서는, 일 방향에 따라 배열되는 복수의 열전 라인(1600)을 포함하는 한 쌍의 열전 그룹(1500-1, 1500-2)이 연결 영역을 중앙 영역에 공유함으로써 하나의 열전 그룹(1500)을 형성하는 것이다.
본 예에서 설명하는 서브 열전 그룹(1500-1, 1500-2)을 포함하는 열전 그룹(1500)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)은 터미널(1400)이 중앙 영역에 집중되어 있으므로, 배선 처리에 용이한 장점이 있다. 또한, 중앙의 연결 영역을 중심으로 양 쪽으로 커빙되는 유연 열전 모듈(1000)의 이용 형태에 적합한 장점이 있다.
7. 복합 곡면에 이용되는 유연 열전 모듈
이상에서는 주로 단순한 곡면 형태로 커빙되는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 유연 열전 모듈(1000)의 이외에도 복합적인 3차원 곡면 형태로도 이용될 수 있다. 그런데, 평판 형태로 제조되는 유연 열전 모듈(1000)을 복합 곡면으로 변형되기 어려울 수 있다. 또는 평판 형태의 유연 열전 모듈(1000)이 복합 곡면에 형태로 열전 장치(100)에 탑재되는 경우라 하더라도 열전 장치(100)의 단위 면적 당 열전 소자(1200)의 밀도가 일정치 못할 수 있다.
본 출원인은 이처럼 평판 형태의 기판(1100)을 이용하여 제조되는 유연 열전 모듈(1000)이 복합 곡면으로 변형되기 어려운 점 및 단위 면적 당 열전 소자(1200)의 개수를 일정하게 유지하기 어려운 점에 착안하여 열전 라인(1600) 방향으로 기판(1100)이 절개되어 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화되는 형태의 기판(1100)을 이용하는 유연 열전 모듈(1000)을 고안하였다.
여기서, 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화되는 기판(1100)의 레이어는 상술한 레이어 구조에 관한예시들을 비롯한 다양한 형태로 제공될 수 있다. 다시 말해, 본 예는 유연 열전 모듈(1000)의 주면에서 볼 때의 기판(1100)의 형태에 관한 것이므로 본 예에서 기판(1100)이 특정 레이어 구조로 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 복합 곡면에 이용될 수 있는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명하기로 한다.
도 45는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 45는 자동차의 스티어링 휠(600)과 같은 형태의 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 탑재된 것을 도시하고 있다. 스티어링 휠의 손잡이(602)는 림(rim) 형상인 동시에 단면이 원형 내지 타원형인 복합 곡면이다. 이와 같은 복합 곡면에는 상술한 바와 같이 일반적인 평판 형태의 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(100)이 설치되기 어려울 수 있다.
이에 반해 본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 상술한 복합 곡면에 설치가 가능할 수 있다.
본 예에서 기판(1100)은 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화될 수 있다. 각각의 서브 기판들(1160)에는 열전 라인(1600)이 하나 이상 설치될 수 있다. 이에 따라 서브 기판(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따라 연장되어 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다.
서브 기판(1160)은 열전 라인(1600)을 따라 연장되는 길이 방향의 일 단에서 인접한 서브 기판(1160)과 연결될 수 있다. 이처럼 인접한 서브 기판들(1160) 간의 연결에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)이 형성될 수 있다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 일 구현예의 평면도이다.
일 예에 따르면, 도 46을 참조하면, 서브 기판들(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따른 양 단부 중 동일한 단부에서 연결될 수 있다. 물론, 서브 기판들(1160) 중 최외곽의 서브 기판들(1160)은 해당 단부에서 인접 서브 기판(1160) 대신 터미널(1400)과 연결될 수도 있다. 서브 기판(1160)에는 짝수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 서브 기판들(1160)에 속한 열전 소자들(1200)은 인접한 서브 기판들(1160)이 연결되는 단부에서 서로 연결될 수 있다.
여기서, 서브 기판들(1160)이 연결되는 부위를 기판(1100)의 베이스 영역으로 지칭하고, 서브 기판들(1160)이 서로 절개되어 이격된 부위를 기판(1100)의 날개 영역으로 지칭하기로 한다. 도 46의 예에서는 기판(1100)의 열전 라인(1600)의 연장 방향 상 일측에 베이스 영역이 위치되고, 베이스 영역으로부터 열전 라인(1600)의 연장 방향 상 타측을 향해 날개 영역이 연장될 수 있다. 따라서, 인접한 서브 기판들(1160)에 속하는 열전 소자들(1200)은 베이스 영역에서 서로 연결될 수 있다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 다른 구현예의 평면도이다.
다른 예에 따르면, 도 47을 참조하면, 기판(1100) 상의 열전 라인(1600)의 연장 방향에 수직한 가상의 선을 중심으로 양측에 위치하는 제1 서브 기판들(1160-1)과 제2 서브 기판들(1160-2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 기판들(1160-1)은 열전 라인(1600)이 연장되는 방향의 수직한 방향으로 배치되고, 제2 서브 기판들(1160-1)도 열전 라인(1600)이 연장되는 방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 서브 기판(1160)에는 짝수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 제1 서브 기판들(1160-1)에 속하는 열전 소자들(1200)은 제1 서브 기판들(1160-1)이 연결되는 부위에서 서로 연결될 수 있다. 마찬가지로 인접한 제2 서브 기판들(1160-2)에 속하는 열전 소자들(1200)은 제2 서브 기판들(1160-2)이 연결되는 부위에서 서로 연결될 수 있다.
도 47의 예에서는, 서브 기판들(1160)이 서로 연결되는 부위인 기판(1100)의 베이스 영역이 상기 가상 선에 따라 형성되고, 서브 기판들(1160)이 서로 절개되어 이격된 부위인 날개 영역이 베이스 영역으로부터 양 방향으로 연장되며 형성될 수 있다. 따라서, 인접한 제1 서브 기판들(1160-1)에 속하는 열전 소자들(1200) 간의 연결 및 인접한 제2 서브 기판들(1160-2)에 속하는 열전 소자들(1200) 간의 연결은 베이스 영역에서 이루어질 수 있다. 또, 베이스 영역의 일 단부에는 제1 서브 기판(1160-1)에 속한 열전 소자(1200)와 연결되는 터미널(1400)과 제2 서브 기판(1160-2)에 속한 열전 소자(1200)와 연결되는 터미널(1400)이 마련되고, 베이스 영역의 타 단부에는 제1 서브 기판(1160-1)에 속한 열전 소자(1200)와 제2 서브 기판(1160-2)에 속한 열전 소자(1200) 간의 연결이 이루어질 수 있다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 또 다른 구현예의 평면도이다.
또 다른 예에 따르면, 도 48을 참조하면, 서브 기판들(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따른 양 단부 중 일 단부에서 인접한 두 서브 기판(1160) 중 하나와 연결되고, 다른 단부에서 인접한 두 서브 기판(1160) 중 다른 하나와 연결될 수 있다. 물론, 서브 기판들(1160) 중 최외곽의 서브 기판들(1160)은 해당 단부에서 인접 서브 기판(1160) 대신 터미널(1400)과 연결될 수도 있다. 서브 기판(1160)에는 홀수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 서브 기판들(1160)에 속한 열전 소자들(1200)은 인접한 서브 기판들(1160)이 연결되는 단부에서 서로 연결될 수 있다.
한편, 도 46과 도 48의 서브 기판들(1160)이 조합되는 형태로 유연 열전 모듈(1000)이 구성되는 것도 가능하다. 구체적으로는 서브 기판들(1160) 중 일부는 일단에서 인접한 서브 기판들(1160)과 연결되고, 다른 일부는 양단에서 각각 인접한 서브 기판들(1160)과 연결되는 형태로 기판(1100)이 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 복수의 서브 기판(1160)으로 구획되는 기판(1100)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)에서 서브기판들(1100) 간의 사이가 서로 절개되어 있어 서브 기판(1160) 간의 간격이 비교적 자유로이 조절될 수 있다. 따라서, 복합 곡면에 평판 형태의 기판(1100)으로 구성되는 유연 열전 모듈(1000)을 부착시킬 때 발생하는 접힘이나 당겨짐 등을 해결할 수 있다.
뿐만 아니라 유연 열전 모듈(1000)이 커빙될 때 유연 열전 모듈(1000)의 주면 전체가 커빙되는 대신 기판(1100)을 구획화하는 서브 기판(1160) 각각이 커빙되므로 유연 열전 모듈(1000)이 보다 높은 유연성을 확보할 수 있다.
이처럼 기판(1100)이 절개되어 복수의 서브 기판(1160)으로 구획화된 유연 열전 모듈(1000)은 복합 곡면 형태에 부착되는데 유리한 장점을 갖는다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제 6예의 일 구현예의 변형예이다.
도 49는 도 47에 도시된 베이스 영역과 베이스 영역으로부터 양 측으로 연장되는 날개 영역을 포함하는 기판(1100)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 변형예이다. 도 47에 도시된 유연 열전 모듈(1000)은 그 폭이 연결 영역으로부터 날개 영역이 연장되는 방향에 따라 변화하지 않고 일정한 반면, 도 50에 도시된 유연 열전 모듈(1000)은 그 폭이 연결 영역으로부터 날개 영이 연장되는 방향에 따라 변화하는 특징을 갖는다. 여기서, 폭이란 열전 라인(1600)의 연장 방향과 수직하는 방향 상 양단에 위치하는 기판(1100)의 두 모서리 간의 거리로 정의될 수 있다.
도 47과 같이 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)의 폭이 일정한 경우에는 각각의 서브 기판들(1160)이 비록 절개되어 있더라도 곡률이 변화하는 면, 특히 구형이나 단면이 원형인 림 등과 같이 두 개 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면에는 부착되기 어려울 수 있다. 그러나, 도 50과 같이 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)의 폭이 변화하는 경우에는 곡률이 변화하는 면에 부착되기 용이할 수 있다.
예를 들어, 도 45에 도시된 스티어링 휠(600)과 같은 형태의 열전 장치(100)의 손잡이부(602)는 그 단면이 원형 또는 타원형인 동시에 전체적으로는 림 형상을 가져 둘 이상의 곡률이 복합된 곡면을 표면으로 가진다. 이러한 표면에는 단순 평판형 기판(1100)으로 제조된 유연 열전 모듈(1000)이 구겨지거나 찢기지 않고는 부착될 수 없다. 도 47에 도시된 기판(1100)이 절개되어 복수의 서브 기판(1160)으로 구획화된 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는 비절개형 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(1000)과는 달리 어느 정도 복합 곡면으로 변형은 가능하지만 이 과정에서 베이스 영역이 다소 간 휘거나 구겨질 수 있다. 이에 반해 도 49와 같이 날개 영역의 연장 방향에 따라 폭이 변화하는 유연 열전 모듈(1000)은 도 45의 열전 장치(100)가 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 용이할 수 있다.
구체적으로 다시 도 45를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)이 설치될 부위를 림의 중심으로부터 일정한 각도만큼의 부위로 가정하면, 설치 부위 중 림의 중심에 가까운 쪽인 내경선의 길이가 림의 중심에서 먼 외경선의 길이보다 짧다. 이러한 점을 고려하면, 유연 열전 모듈(1000)의 열전 라인(1600)을 내경선으로부터 외경선을 향하는 곡면에 따라 설치시킬 때, 기판(1100) 중 내경선에 위치될 부분의 폭은 작게 설계하고, 외경선에 위치될 부분의 폭은 길게 설계할 수 있다. 도 50의 유연 열전 모듈(1000)은 베이스 영역로부터 날개 영역으로 연장되는 방향으로 갈수록 점차 폭이 증가하는 기판(1100)을 포함한다. 이에 따라 도 49의 유연 열전 모듈(1000)은 베이스 영역이 내경선에 위치하고 날개 영역이 내경선으로부터 외경선 방향으로 연장되는 형태의 복합 곡면으로 변형되어 림의 손잡이부를 감쌀 수 있다.
이상에서 설명한 예시들은 모두 다른 실시예들과 조합되어 이용될 수 있다. 다시 말해, 본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000), 즉 상술한 레이어 구조나 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200) 및 전극(1300)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000), 연결 전극(1300a)이 동일한 측면에 배치되는 유연 열전 모듈(1000), 곡률 반경을 고려한 커넥터(1400)와 연결 전극(1300a)의 배치를 갖는 유연 열전 모듈(1000), 연결 영역이 주면의 중앙에 배치되는 유연 열전 모듈(1000), 복합 곡면에 이용되는 유연 열전 모듈(1000)은 개별적으로 또는 둘 이상이 조합될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 열전 장치
1000: 유연 열전 모듈
1100: 기판
1120: 외부 기판
1140: 지지층, 내부 기판
1200: 열전 소자
1300: 전극
1400: 터미널
1500: 열전 그룹
1600: 열전 라인

Claims (21)

  1. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈에 있어서,
    베이스 영역, 상기 베이스 영역으로부터 제1 방향으로 연장되는 제1 날개 영역 및 상기 베이스 영역으로부터 제2 방향으로 연장되는 제2 날개 영역을 갖는 기판 - 상기 제1 날개 영역의 변형은 상기 제2 날개 영역의 변형과 독립적이고, 상기 제2 날개 영역의 변형은 상기 제1 날개 영역의 변형과 독립적임 - ;
    상기 베이스 영역 및 상기 제1 날개 영역에 상기 제1 날개 영역의 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 제1 열전 라인을 형성하는 복수의 제1 열전 소자들;
    상기 복수의 제1 열전 소자들 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 제1 전극들;
    상기 베이스 영역 및 상기 제1 날개 영역에 상기 제1 날개 영역의 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 제2 열전 라인을 형성하는 복수의 제2 열전 소자들;
    상기 복수의 제2 열전 소자들 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 제2 전극들;
    상기 베이스 영역 및 상기 제2 날개 영역에 상기 제2 날개 영역의 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 제3 열전 라인을 형성하는 복수의 제3 열전 소자들; 및
    상기 복수의 제3 열전 소자들 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 제3 전극들을 포함하고,
    제1 연결 전극은 상기 제1 날개 영역에 배치되어 상기 제1 열전 라인과 상기 제2 열전 라인을 전기적으로 연결하고,
    제2 연결 전극은 상기 제2 열전 라인을 형성하는 상기 제2 열전 소자들 중 적어도 하나와 상기 제3 열전 라인을 형성하는 상기 제3 열전 소자들 중 적어도 하나를 전기적으로 연결하고,
    상기 제2 연결 전극은 상기 날개 영역들이 아닌 상기 베이스 영역에 배치되는
    유연 열전 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖는 판상으로 제공되고,
    상기 베이스 영역은, 상기 기판의 테두리 영역에 형성되는
    유연 열전 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 날개 영역 및 상기 제2 날개 영역 사이의 간격은, 상기 베이스 영역으로부터 상기 날개 영역들의 연장 방향을 따라 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 날개 영역 및 상기 제2 날개 영역 사이의 간격은, 상기 베이스 영역으로부터 상기 날개 영역들의 연장 방향을 따라 변하는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 날개 영역 및 상기 제2 날개 영역 사이의 간격은, 상기 베이스 영역으로부터 상기 날개 영역들의 연장 방향을 따라 멀어질수록 커지는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 날개 영역 및 상기 제2 날개 영역 사이의 간격은, 상기 베이스 영역으로부터 상기 날개 영역들의 연장 방향을 따라 멀어질수록 작아지는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖는 판상으로 제공되고,
    상기 베이스 영역은, 상기 기판의 중앙 영역이고, 상기 제1 날개 영역 및 상기 제2 날개 영역은, 상기 베이스 영역의 양쪽으로 연장되며 형성되는
    유연 열전 모듈.
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