냉장고가 작아진 이유? 열전 반도체 덕분! – LG 공식 블로그
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냉장고가 작아진 이유? 열전 반도체 덕분!

작성일2018-12-14

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잠깐! 펠티어 효과 자세히 알아보기

물체에 전기가 흐르면 한쪽은 발열, 반대쪽은 냉각되는 현상을 ‘펠티어 효과(Peltier effect)’라고 합니다.

열전 반도체 안에 들어있는 전자는 전류의 반대방향으로 움직이는 성질을 갖고 있기 때문에, 열전 반도체 한쪽에 전기를 가하면 전류의 반대방향으로 전자가 이동하게 됩니다.

그런데 전자는 또한 기본적으로 열 에너지를 가지고 있습니다. 이 때문에 전자가 이동하게 되면 전자들이 모인 곳은 가열되고, 반대로 열 에너지를 빼앗긴 곳은 냉각이 됩니다. 이러한 기술 원리가 바로 ‘펠티어 효과’입니다.

잠깐! 제백 효과 자세히 알아보기

반도체 양쪽 끝에 온도차를 주면 전력이 발생하는 현상 ‘제벡 효과(Seebeck effect)’라고 합니다.

전자는 온도가 낮은 쪽으로 움직이는 성질을 갖고 있는데요. 이 때문에 열전 반도체 양 쪽으로 온도차이를 주면 전자가 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직이게 됩니다.

전기란 바로 전자의 움직임 때문에 생기는 에너지라는 사실! 이렇게 전자가 움직이면 전기 에너지가 발생하기 때문에 온도 차이를 통해 전력을 생산할 수 있는 것입니다.

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열전 반도체를 이용하면 가전이 조용해지는 비결은?

LG이노텍의 열전 반도체를 냉장고, 정수기 등 소형 가전에 장착하면 가전의 크기와 소음을 줄일 수 있습니다.

컴프레서 방식의 소형 냉장고 소음이 29dB(데시벨)이라면, 열전 반도체 적용 시 소음을 최대 19dB(데시벨)까지 낮출 수 있습니다. 또한 열전 반도체를 사용하면 생활 가전의 크기도 기존 컴프레서 방식 대비 최대 40%까지 작고 얇게 만들 수 있습니다.

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열전 반도체, 통신 분야에도 활용하기

LG이노텍의 열전 반도체 기술은 통신 분야에도 활용이 가능합니다.

광통신 부품은 일정 온도가 유지되지 못하면 파장 변화, 출력 감소 등으로 데이터 전송 효율이 저하되는데요. 여기에 열전 반도체를 적용하면, 광통신 부품의 온도를 일정하게 유지시켜 데이터 손실을 최소화할 수 있습니다.

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폐열로 전기 생산하는 열전 반도체

열전 반도체를 차랑 및 선박에 적용할 경우, 차량이나 선박이 운행하면서 발생되어 버려지는 폐열을 활용하여 전기를 생산할 수 있습니다. 이로 인해 필요 연료와 배출되는 유해가스를 줄일 수 있게 되는 것이죠.

예를 들면, 차량은 1600cc 디젤 자동차 기준, 연비가 리터당 18km일 경우, 열전 반도체를 적용하면 리터당 19.8km로 약 9~12%의 연비 향상이 가능해집니다.

선박도 열전 반도체를 적용하면 이산화탄소 배출 저감 효과가 있어 2020년부터 강화되는 국제해사기구(IMO)의 선박 대기오염 배출규제 대응에 유리해질 수 있습니다.

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LG이노텍의 나노 다결정 열전 반도체 자세히 알아보기

올해 선보인 LG이노텍의 열전 반도체는 독자 개발한 나노 다결정 소재가 적용되어 있습니다. 나노 다결정 소재는 10억분의 1미터 수준인 나노미터(nm) 단위의 초미세 결정 구조를 구현했는데요. 이를 통해 기존 단결정 소재의 강도와 효율을 높여 냉장고 등 가전제품에서 차량•선박 등으로 적용 범위를 확대했습니다.

나노 다결정 소재는 단결정 소재 대비 2.5배 이상 강도가 높아 진동으로 소재가 깨지기 쉬운 차량•선박 등에 적용이 가능한 특장점이 있습니다. 또한 열저항을 최소화시킨 자체 모듈 구조를 적용해 단결정 열전 반도체 모듈 대비 냉각 효율을 30% 높여 동일 온도로 냉각 시 소비전력을 최대 30%까지 낮출 수 있습니다.

또한, LG이노텍은 열전 반도체의 소재•소자•모듈의 R&D부터 생산, 품질관리에 이르는 토털 서비스 제공이 가능하며, 차별화된 나노 다결정 소재와 모듈화 기술 확보로 가전뿐 아니라 통신, 차량•선박, 산업용•웨어러블 기기 등으로 열전 반도체 적용 분야를 더욱 넓혀갈 계획입니다.

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