펠티어 소자를 이용한 온도차 발전

얼마 전 테스트용으로 펠티어소자를 구입했다.

펠티어소자는 펠티어효과를 이용한 냉각을 할 수 있는 모듈이다. 

서로 다른 금속을 링 처럼 연결하고 양 접속점에 온도차를 주면 기전력이 생기는데, 이를 제벡 효과(seebeck effect)라 한다.

제벡효과를 이용한 온도계를 열전대 또는 열전쌍이라고 부르기도 하며 온도계로 재기 어려운 높은 온도(가마의 온도 등)을 재는데 주로 쓰인다.

위의 그림과 같이 금속 A 와 금속 B 사이의 양 접속점에 온도차를 주면 기전력이 생기게 된다.

이런 현상은 반도체에서 크게 나타나는데, 반대로 서로 다른 금속을 붙인 후, 전류를 흘려주면 온도차가 생겨난다. 

N형 반도체와 P형 반도체를 위의 그림과 같이 접속시켜놓은 것이 펠티어소자 이다. 펠티어소자의 양면에 온도차를 주면 제벡효과로 인해서 기전력이 생겨나게 된다.

http://youtu.be/E8EQBZ8u0HE

대접에 뜨거운 물을 붓고 컴퓨터용 방열판을 담근 다음, 펠티어소자에 LED를 연결한 후, 위쪽에는 냉동실에 넣어뒀던 알루미늄 도막을 올렸더니 LED에 불이 켜지는것을 볼 수 있다. 물론 차가운 면과 뜨거운 면을 바꾸면 기전력의 극성도 바뀌게 된다.

이것은 온도차발전의 한 원리이기도 하다. 비교적 간단히 해 볼 수 있는 실험이다.

펠티어효과 - 전류를 흘리면 온도차가 생기는 현상

제벡 효과 - 온도차를 주면 기전력이 생기는 현상