
열전 분야 발전사를 살펴보면 수많은 위대한 인물들이 등장하지만,绕不开는 인물이 한 명 있습니다. 바로 토마스 요하ann 젤벡입니다. 그렇다면 그는究竟 무엇을 했기에 열전 관련자들이 그를 기억에 남기고 있는 것일까요?
토마스 요하ann 젤벡의 인물 소개
토마스 요하ann 젤벡(독일어: Thomas Johann Seebeck, 1770년 4월 9일 ~ 1831년 12월 10일)은 1770년 탈린(당시 동프로이센 소속, 현재 에스토니아 수도)에서 태어났습니다. 젤벡의 아버지는 스웨덴 혈통을 가진 독일인이었는데, 아마도 이 때문에 아버지는 자신이 학교를 다녔던 베를린 대학교와 고팅겐 대학교에서 의학을 공부하도록 아들을 격려했습니다. 1802년 젤벡은 의학 학위를 취득했습니다. 하지만 그는 실험 의학 분야에서 물리학을 연구하는 방향을 선택했고, 일생의 대부분을 물리학 관련 교육과 연구에 투자했기 때문에 현재는 일반적으로 그를 물리학자로 인식하고 있습니다.
젤벡의 획기적인 실험(1821년)
1821년 젤벡은 두 가지 다른 금속 와이어를 연결하여 닫힌 전류 회로를 만들었습니다. 그는 두 개의 금속 와이어 끝을 연결하여 "접점"을 형성했는데, 놀라운 발견을 하게 되었습니다. 즉, 한쪽 접점을 고온으로 가열하고 다른 한쪽 접점을 저온으로 유지했을 때, 회로 주변에 자기장이 발생한다는 것이었습니다. 두 가지 금속으로 만든 접점에 열만 가해도 전류가 발생한다는 사실에 그는 처음에는 믿을 수 없었습니다. 당시 그는 이 발견을 "열자기 전류" 또는 "열자기 현상"으로 설명할 수밖에 없었습니다.
그 후 1822년부터 1823년까지 2년 동안 젤벡은 자신의 지속적인 관찰 결과를 프로이센 과학 아카데미에 보고하고, 이 현상을 "온도 차이에 의한 금속의 자화"라고 기술했습니다.
젤벡의 잘못된 해석과 올바른 인식으로의 전환
젤벡은 확실히 열전 효과를 발견했지만, 그 원리에 대한 해석은 잘못되었습니다. 그는 "금속 와이어 주변에 자기장이 발생하는 이유는 온도 구배로 인해 금속이 특정 방향으로 자화되었기 때문이며, 전류가 형성된 것이 아니다"라고 생각했습니다. 한편 프로이센 과학 아카데미는 "이 현상은 온도 구배로 인해 전류가 발생하고, 그 전류로 인해 금속 와이어 주변에 자기장이 생기는 것"이라고 주장했습니다.
이 설명에 젤벡은 격분했습니다. 그는 "전자기학의 선구자인 오르스테드의 연구 성과에 과학자들의 시야가 좁아졌다. 그래서 그들은 '자기장은 전류에 의해 발생한다'는 이론만 사용할 수 있고, 다른 가능성을 생각하지 못한다"고 반박했습니다. 하지만 젤벡 자신도 한 가지 중요한 사실을 설명하지 못했습니다. 바로 "회로를 끊으면 온도 구배가 있어도 금속 와이어 주변에 자기장이 발생하지 않는다"는 점입니다.
이 현상에 대한 올바른 해석은 1823년까지 기다려야 했습니다. 덴마크의 물리학자 한스 크리스티안 오르스테드가 "이것은 열을 전기로 변환하는 현상(열전 변환 현상)이다"라고 지적함으로써 이 현상의 진짜 모습이 밝혀지고, **젤벡 효과(Seebeck effect)** 로 정착되었습니다. 이 해석의 수정은 과학계에서 "협력하여 검증하는 것의 중요성"을 보여주는 전형적인 예가 되었습니다.
이야기의 핵심 요점 정리
Q: 젤벡 효과(Seebeck effect)란 무엇인가요?
A: 젤벡 효과는 두 가지 다른 도체 또는 반도체로 닫힌 회로를 형성했을 때, 두 접점 사이에 온도 차이가 있다면 회로 내에 기전력(열전력이라고 함)이 발생하고, 이로 인해 전류가 흐르는 현상을 말합니다. 전류의 방향은 온도 구배의 방향에 따라 달라지며, 일반적으로 고온 부분의 전자는 음극에서 양극으로 이동합니다.
Q: 젤벡 효과의 응용 분야는 무엇인가요?
A: 젤벡 효과의 주요 응용 분야로는 우주 항공 분야 장비 발전 시스템, 벽난로 발전 시스템, 오븐 발전 시스템 등이 있습니다.