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전지·에너지 재료

어떤 열전 재료의 300 K에서의 제베크 계수가 200 µV/K, 전기 전도도가 1.0×10⁵ S/m, 열전도율이 1.5 W/(m·K)이다. 무차원 성능 지수 ZT = S²σT/κ에 가장 가까운 것은 무엇인가?

  1. A약 0.0027
  2. B약 0.8
  3. C약 4000
정답과 해설 보기

정답: B. 약 0.8

출력 인자는 S²σ = (200×10⁻⁶)² × 1.0×10⁵ = 4.0×10⁻⁸ × 1.0×10⁵ = 4.0×10⁻³ W/(m·K²)입니다. 여기에 온도를 곱하고 열전도율로 나누면 ZT = 4.0×10⁻³ × 300 / 1.5 = 0.8이 됩니다. 약 0.0027은 온도 T를 곱하는 것을 잊은 값으로, ZT는 온도를 포함해야 비로소 무차원이 됩니다. 약 4000은 제베크 계수를 제곱하는 것을 잊은 값입니다. 상온 부근에서 사용되는 Bi₂Te₃계 재료의 ZT는 약 1이며, ZT가 클수록 열에서 전기로의 변환 효율은 고온 측과 저온 측의 온도로 정해지는 카르노 효율에 가까워집니다.

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