안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
바이메탈 스위치가 일정한 온도를 제어하는 원리는 열팽창 계수가 서로 다른 두 종류의 금속을 붙여놓았을 때 열에 의해 발생하는 휘어짐 현상을 이용해 전기 회로를 수동이 아닌 기계적으로 On/Off하는 것입니다.
모든 금속은 열을 받으면 길이가 늘어나는 열팽창 특성을 가지지만 금속의 종류마다 온도가 올라갈 때 늘어나는 비율인 열팽창 계수가 서로 다릅니다. 열팽창 계수가 큰 금속판과 작은 금속판을 얇게 샌드위치처럼 하나로 단단히 접합해 놓은 것이 바로 바이메탈입니다. 열을 받아서 온도가 올라가면 한쪽 금속은 길게 늘어나려 하고, 다른 쪽 금속은 거의 늘어나지 않으려 합니다. 이때 두 금속이 붙어있기 때문에 길어진 쪽 금속이 안 늘어나는 쪽 금속을 밀어내면서, 열팽창 계수가 작은 금속 방향으로 바이메탈 전체가 활처럼 동그랗게 휘어지게 됩니다. 이 휘어지는 물리적 움직임을 전기 스위치의 접점과 연결하여 온도를 제어합니다. 전기다리미나 전기장판에 전원이 들어오면 열선이 데워지면서 바이메탈의 온도가 함께 상승하여 목표 온도가 되면 바이메탈이 크게 휘어지면서 전기 회로의 접점을 물리적으로 밀어내어 떼어놓습니다. 전류가 끊기면서 히터 작동이 중단됩니다. 열이 식으면서 바이메탈의 온도가 떨어지면, 금속이 다시 수축하여 원래의 평평한 모양으로 돌아오는 과정에서 떼어졌던 전기 접점이 다시 붙어 전류가 통하게 되고 히터가 다시 작동합니다.