신통방통! 열전반도체 (2020. 2. 10)

 

 

이 두 냉장고의 차이는 무엇일까요?

한 쪽은 덩치가 크고, 소음이 심하고, 환경을 파괴하는 냉매를 사용하네요.

다른 한쪽은 슬림하고 소음이 적고 냉매를 사용하지 않아 친환경적입니다.

 

이러한 차이가 생기는 이유는 바로

컴프레서 대신 열전 반도체를 사용했기 때문인데요

 

열전 소자라고도 불리는 이 열전반도체는

열 에너지를 전기 에너지로

전기 에너지를 열 에너지로 바꾸는

신통방통한 능력을 갖고 있습니다.

 

먼저 전기 에너지를 열 에네지로 바꾸는 특징을 살펴볼까요?

열전 반도체에 전기를 흘려 주면

한쪽은 발열되고 한 쪽은 냉각되는 특징을 갖고 있는데요

이를 펠티어 효과라고 합니다.

 

열전 반도체에는 열 에너지를 갖고 있는 전자가 흩어져 있습니다.

여기에 전기를 흘려 주면 이 전자는 전기의 흐름과는 반대 방향으로 모이는데

이 때문에 전자가 모인 곳은 발열되고

전자가 모이지 않은 곳은 냉각되는 것입니다.

 

이 펠티어 효과 덕분에

한 대의 정수기에서 뜨거운 물은 물론 차가운 물도 먹을 수 있게 되는 거죠.

 

열전 반도체에 펠티어 효과는 전기만 흘려준다면

자동차 시트를 뜨겁게도 차갑게도 할 수 있습니다.

 

최근에는 열전 반도체를 이용해

물이 필요 없는 화분이 개발되었는데요

 

주변 온도보다 열전 반도체의 냉각판을 이슬점보다 낮게 해서

공기 중의 습기를 물로 변화시켜 식물에 공급하게 한 것으로

물을 주지 않고도 화분을 예쁘게 키울 수 있게 될 것 같네요.

 

 

이번에는 열 에너지를 전기 에너지로 바꾸는

열전 반도체의 또 다른 특징을 살펴볼까요?

 

열전 반도체의 한쪽은 뜨겁게, 다른 한쪽은 차갑게 해서 온도차를 주면

전자는 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동합니다.

 

전자가 움직인다는 것은

곧 전기 에너지가 생성된다는 것이죠.

이를 제벡 효과라고 합니다.

 

온도 차이만 주면 전기가 발생하는 이 특징 덕분에

우리 몸의 체온과 밖의 온도 차이를 이용한 전자 시계도 개발되었습니다.

 

제벡 효과를 이용하면

자동차나 선박이 움직이면서 내뿜는 폐열도

전기로 만들어 쓸 수 있어 친환경적이죠.

 

실제로 일본에서는 온천과 주변의 온도 차이를 이용해 전기를 만들어

원자력 발전이나 화력 발전의 대체 방법으로 기대되고 있습니다.

 

열전 반도체의 제벡 효과는

지구뿐 아니라 저 멀리 우주에서도 사용되고 있습니다.

기둥처럼 생긴 안쪽에는 핵분열이 일어나도록 만들고

그 주변은 열전 반도체로 날개처럼 감쌌습니다.

 

그러면 기둥과 맞닿은 쪽은 계속되는 핵 분열로 뜨겁고

반대 쪽은 우주의 온도로 차갑기 때문에

끊임없이 전기가 발생되는 것이죠.

 

“여기 보이는 이 소자가 열전 반도체 소자입니다.

이것은 와인 셀러에 들어가는 소자이고, 이것은 정수기에 들어가는 소자인데요

이 소자들이 각각 하나씩 들어가서 온도 조절을 담당하고 있습니다.

열전 반도체 소자는 0.1도까지 정밀하게 온도를 제어할 수 있고요

무엇보다도 친환경적인 소자로서

앞으로도 개발 가능성이 매우 높은 소자라고 말씀드릴 수 있습니다.

최근에 저희는 에너지효율을 높여서

일상생활에서 좀 더 활용될 수 있는 열전소자를 개발하는 데 집중하고 있습니다.”

 

활용 범위가 무궁무진!

신통방통한 열전 반도체!

앞으로 또 어떻게 우리 생활에 함께 하게 될까요?