열전소자는 어떻게 온도차만으로 전기를 만들어내나요?

미니 냉장고나 일부 센서에 쓰이는 열전소자가 온도 차이를 전기로 변환한다고 배우는데, 어떤 물리적 원리로 열에너지가 전기에너지로 직접 바뀌는지 궁금합니다.

3개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

    열전소자는 제벡 효과를 이용해 양쪽에 온도 차이가 생기면 전압이 발생하는 원리로 전기를 만들어냅니다 한쪽을 뜨겁게 하고 다른 쪽을 차갑게 하면 반도체 내부의 전하 운반자기 이동하면서 전위차가 형성되고 외부 회로가 연결되면 전류가 흐릅니다 발생하는 전압은 온도 차이가 클수록 커지며 여러 개의 열전 반도체를 연결해 실용적인 전력을 얻습니다 반대로 전기를 흘리면 한쪽은 차가워지고 다른 쪽은 뜨거워지는 펠티에 효과가 나타나 냉각장치에도 활용됩니다

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  • 안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

    열전소자는 제벡 효과를 이용하는데요 한쪽을 뜨겁게 다른쪽을 차갑게 하면 뜨거운 쪽의 전자가 활발히 움직여 차가운 쪽으로 확산되고 양쪽에 전하 불균형이 생겨 전압이 발생한답니다.

  • 안녕하세요. 장철연 전문가입니다.

    열전소자의 발전 모드인 제벡 효과 는 한마디로 말하면 "뜨거운 곳의 전자들이 더 활발하게 움직이다가 차가운 곳으로 확산되면서 전압이 생기는 현상"입니다. 온도가 높은 쪽에서는 전자들이 더 많은 운동에너지를 갖고 있어서 사방으로 움직이는데, 그중 상당수가 상대적으로 차가운 쪽으로 이동합니다.

    그러면 뜨거운 쪽은 전자가 부족해지고 차가운 쪽은 전자가 쌓여서 양쪽에 전하 불균형이 생깁니다. 전하가 분리되면 전기장이 형성되고 결국 전압이 발생합니다. 이 전압에 회로를 연결하면 전류가 흐르게 됩니다. 즉 열에너지가 전자의 운동을 증가시키고, 그 운동이 정리된 방향성을 갖게 되면서 전기에너지로 바뀌는 것입니다