ํฐ์คํ ๋ฆฌ ๋ทฐ
๐"์ฃผ๋ฆ ํด๋ ๊ณผํ" ๊ธฐ์กด ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ vs ์คํ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ ๋น๊ต์ ์๋ชจ์คํฏ
๐Macultist | ๐2Nํ๋ฒใ ฃ๐ง๐ป์ ์๊ณตํ๋ 2025. 11. 23. 11:00๋ ์๋๋ค ์๋ ํ์ธ์? ๐Macultist์ ๋๋ค! ๋งค์ผ ์์นจ ์ถ๊ทผ์ด๋ ๋ฑ๊ต ์ค๋น๋ฅผ ํ๋ฉฐ ๊ตฌ๊ฒจ์ง ์ ์ธ ๋ฅผ ๋ค๋ฆฌ๋ ์ผ์ ๋๊ตฌ์๊ฒ๋ ๋ฒ๊ฑฐ๋ก์ด ์์ ์ ๋๋ค. ๋จ๊ฑฐ์ด ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ก ์ฑ ๋ฌธ์ง๋ฅด๋ฉด ๋ง๋ฒ์ฒ๋ผ ์ฃผ๋ฆ์ด ํด์ง๋๋ฐ, ํน์ ๊ทธ ์๋ฆฌ์ ๋ํด ๊น๊ฒ ์๊ฐํด ๋ณด์ ์ ์์ผ์ ๊ฐ์? "์ง๊ธ๊น์ง ๋ ์๋๋ค์ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๊ฐ ๋จ์ํ ๋จ๊ฑฐ์์ ์ท์ ํธ๋ค๊ณ ๋ง ์๊ฐํ์ จ๋ค๋ฉด, ์ท๊ฐ์ ์๋ช ์ ๊ฐ์๋จน๊ณ ๊ณ์ จ๋ ๊ฒ๋๋ค!" ๋ค๋ฆผ์ง์ ๋จ์ํ ์ด์์ฉ์ด ์๋๋ผ, ์ด๊ณผ ์๋ถ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๋ ฅ์ด ๋ง๋ค์ด๋ด๋ ์ ๊ตํ '์ฌ์ ๊ณผํ'์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฌผ์ ๋๋ค. ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ๊ทธํ ๋ก ๋จ๊ฑฐ์ด ์ด์ ๋ด๋์ง, ์ ๋ฌผ(์คํ)์ ๋ฟ๋ฆฌ๋ฉด ์ฃผ๋ฆ์ด ๋ ์ ํด์ง๋์ง, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ค์ด์ผ๋ง ๋๋ฆฌ๋ฉด ์ด๋ป๊ฒ ์์์ ์จ๋๋ฅผ ๋ฑ ๋ง์ถ๋์ง ๊ถ๊ธํ์ง ์์ผ์ ๊ฐ์? ์ค๋ ์ด ํฌ์คํ ์ ํตํด ์คํ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ ์์ ์จ๊ฒจ์ง ์ ๊ธฐ ์ ํญ์ ์๋ฆฌ์ ์ฌ์ ๋ถ์์ ์ฌ๋ฐฐ์ด ๊ณผ์ , ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋๋ํ ์จ๋ ์กฐ์ ์ฅ์น์ธ '์๋ชจ์คํฏ'์ ๋น๋ฐ๊น์ง ๋ช ์พํ๊ฒ ํํค์ณ ๋๋ฆฌ๊ฒ ์ต๋๋ค. ์ด ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ดํดํ๋ฉด ์ท๊ฐ์ ์ํ๊ฒ ํ์ง ์์ผ๋ฉด์ ์นผ์ฃผ๋ฆ์ ์ก๋ ์ง์ ํ ๋ค๋ฆผ์ง ๊ณ ์๊ฐ ๋์ค ์ ์์ ๊ฒ์ ๋๋ค.
๋ค๋ฆฌ๋ฏธ ๋ฐ๋ฅ(์ดํ)์ด ๋จ๊ฑฐ์์ง๋ ์๋ฆฌ
๋ค๋ฆฌ๋ฏธ์ ์ ์์ ์ผ๋ฉด ๊ธ์ธ ๋ฐ๋ฅ์ด ๋จ๊ฑฐ์์ง๋๋ฐ, ์ด ํ์์ ํต์ฌ์ ๋ฐ๋ก '์ ๊ธฐ ์ ํญ'๊ณผ '์ค์ ๋ฒ์น(Joule's Law)'์ ์์ต๋๋ค. ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ ๋ฐ๋ฅ์ธ ์ดํ ๋ด๋ถ์๋ ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ ํ๋ฅด๋ ๊ตฌ๋ฆฌ์ ๋์ , ์ ๊ธฐ ์ ํญ์ด ๋งค์ฐ ํฐ '๋ํฌ๋กฌ์ '์ด๋ผ๋ ํฉ๊ธ ์ ์ด ๋ค์ด์์ต๋๋ค. ์ ๊ธฐ๋ ์ ์์ ํ๋ฆ์ธ๋ฐ, ์ ํญ์ด ํฐ ๋ฌผ์ง ์์ ์ง๋๊ฐ๋ ค๋ฉด ์ ์๋ค์ด ๋ฌผ์ง์ ๊ตฌ์ฑํ๋ ์์๋ค๊ณผ ๊ฒฉ๋ ฌํ๊ฒ ๋ถ๋ชํ์ผ ํฉ๋๋ค. ๋ง์น ์๋ง์ ์ฌ๋์ด ๊ฝ ์ฐฌ ์ข์ ํต๋ก๋ฅผ ์ต์ง๋ก ๋น์ง๊ณ ์ง๋๊ฐ๋ ค๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค. ์ด๋ ๋ฐ์ํ๋ ์์ฒญ๋ ๋ง์ฐฐ๊ณผ ์ถฉ๋ ์๋์ง๊ฐ ๋ฐ๋ก '์ด์๋์ง'๋ก ๋ณํ๋๋ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ด ๋ฐ๋ก ์ ๋ฅ๊ฐ ํ๋ฅผ ๋ ์ด์ด ๋ฐ์ํ๋ ์ค์ ๋ฒ์น์ ๋๋ค. ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ ์ด ๋ํฌ๋กฌ์ ์ ์ธ๋ผ๋ฏน์ด๋ ์ด๋ชจ ๊ฐ์ ์ ์ฐ์ฒด๋ก ๊ฐ์ธ์ ์ ๊ธฐ๊ฐ ๋ฐ๋ฅ ํ์ผ๋ก ์ง์ ํ๋ฅด๋(๊ฐ์ ) ๊ฒ์ ๋ง๊ณ , ๋จ๊ฑฐ์ด ์ด๋ง ํจ์จ์ ์ผ๋ก ์ ๋ฌ๋๋๋ก ์ค๊ณ๋์ด ์์ต๋๋ค. ๊ฒฐ๊ตญ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ํ๋ฅด๊ธฐ ํ๋ค๊ฒ ๋ง๋ค์ด, ๊ทธ 'ํ๊ฒจ์'์ ์ด๋ก ๋ฐ๊พธ์ด ์ฌ์ฉํ๋ ์ญ๋ฐ์์ ๊ณตํ ๊ธฐ๊ธฐ๋ผ๊ณ ํ ์ ์์ต๋๋ค.
์คํ์ด ์ฃผ๋ฆ์ ํด๋ ๊ณผํ์ ์๋ฆฌ
๋จ์ํ ๋จ๊ฑฐ์ด ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ณด๋ค '์คํ'์ ์ฌ์ฉํ๋ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๊ฐ ์ฃผ๋ฆ์ ํจ์ฌ ์ ํด๋ ์ด์ ๋ ์ฌ์ ์ ํํ์ ์ฑ์ง ๋๋ฌธ์ ๋๋ค. ๋ฉด์ด๋ ๋ง ๊ฐ์ ์ท๊ฐ์ ์ ๋ฃฐ๋ก์ค์ค ๋ถ์๋ค๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์๋๋ฐ, ์ด ๋ถ์๋ค์ ์๋ก ์์ ์ก๋ฏ '์์ ๊ฒฐํฉ'์ด๋ผ๋ ๊ฐํ ์ฐ๊ฒฐ ๊ณ ๋ฆฌ๋ก ๋ฌถ์ฌ ์์ต๋๋ค. ๋ง๋ฅธ ์ํ์์๋ ์ด ๊ฒฐํฉ์ด ๋งค์ฐ ๋จ๋จํด์ ์๋ฌด๋ฆฌ ํ์ ์ค๋ ๋ชจ์์ด ์ ๋ณํ์ง ์์ต๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ฌ๊ธฐ์ ๊ณ ์จ์ ๋ฏธ์ธํ ๋ฌผ๋ฐฉ์ธ์ธ ์คํ์ด ์นจํฌํ๋ฉด ์ด์ผ๊ธฐ๊ฐ ๋ฌ๋ผ์ง๋๋ค. ๋ฌผ ๋ถ์๋ ์ฌ์ ๋ถ์ ์ฌ์ด๋ก ํ๊ณ ๋ค์ด ์์ ๊ฒฐํฉ์ ์ผ์์ ์ผ๋ก ๋์ด๋๊ณ ๋์จํ๊ฒ ๋ง๋ญ๋๋ค. ์ด๋ฅผ '๊ฐ์ํ(Plasticization)'๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค. ์ด๋ ๊ฒ ์ฌ์ ๊ฐ ํ๋ฌผํ๋ฌผํ๊ณ ์ ์ฐํด์ง ์ํ์์ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ์ ์ด๊ณผ ๋ฌด๊ฒ(์๋ ฅ)๋ฅผ ๊ฐํ๋ฉด, ํํด์ด์ก๋ ๋ถ์ ๋ฐฐ์ด์ด ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์ํ๋ ํํํ ๋ชจ์์ผ๋ก ๊ฐ์ง๋ฐํ ํด์ง๊ฒ ๋ฉ๋๋ค. ๊ทธ ํ ์คํ์ด ์ฆ๋ฐํ๊ณ ์ท๊ฐ์ด ์์ผ๋ฉด, ๋์ด์ก๋ ์์ ๊ฒฐํฉ์ด ํด์ง ์ํ ๊ทธ๋๋ก ๋ค์ ๋จ๋จํ๊ฒ ์ฐ๊ฒฐ๋๋ฉด์ ์ฃผ๋ฆ์ด ํด์ง ๋ชจ์์ด ๊ณ ์ ๋๋ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ฆ, ๋ค๋ฆผ์ง์ ์ฌ์ ๋ถ์์ ๊ฒฐํฉ์ ์ ์ ํ์๋ค๊ฐ ๋ค์ ์กฐ๋ฆฝํ๋ ํํ์ ๋ฆฌ๋ชจ๋ธ๋ง ๊ณผ์ ์ ๋๋ค.
์จ๋ ์กฐ์ ๋ค์ด์ผ์ ์๋ ๋ฐฉ์ (์๋ชจ์คํฏ)
์ท๊ฐ๋ง๋ค ์ ์ ์จ๋๊ฐ ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ์๋ ์จ๋ ์กฐ์ ๋ค์ด์ผ์ด ํ์์ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ ์ด๋ป๊ฒ ์ค์ ๋ ์จ๋๋ฅผ ๋์ง ์๊ณ ์ผ์ ํ๊ฒ ์ ์งํ ๊น์? ๊ทธ ๋น๋ฐ์ '์๋ชจ์คํฏ(Thermostat)'์ด๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ์จ๋ ์กฐ์ ์ฅ์น์ ๊ทธ ์์ '๋ฐ์ด๋ฉํ(Bimetal)'์ ์์ต๋๋ค. ๋ฐ์ด๋ฉํ์ ์ด์ ๋ฐ์์ ๋ ๋์ด๋๋ ์ ๋(์ดํฝ์ฐฝ ๊ณ์)๊ฐ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ ์ข ๋ฅ์ ๊ธ์์ ๋ง๋ถ์ฌ ๋์ ์์ ํ์ ๋๋ค. ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ ์จ๋๊ฐ ์ฌ๋ผ๊ฐ๋ฉด, ํฝ์ฐฝ์ ์ํ๋ ๊ธ์์ด ํฝ์ฐฝ์ ๋ ํ๋ ๊ธ์ ์ชฝ์ผ๋ก ํ์ด์ง๊ฒ ๋ฉ๋๋ค. ์จ๋๊ฐ ์ค์ ๊ฐ๋ณด๋ค ๋์์ง๋ฉด ๋ฐ์ด๋ฉํ์ด ํฌ๊ฒ ํ์ด์ง๋ฉด์ ์ ์ ์ฐ๊ฒฐ ์ ์ ์ ํญ ํ๊ณ ๋จ์ด๋จ๋ ค ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์ฐจ๋จํฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฉด ๋ํฌ๋กฌ์ ๊ฐ์ด์ด ๋ฉ์ถ๊ณ ์จ๋๊ฐ ์์ํ ๋ด๋ ค๊ฐ๋๋ค. ์จ๋๊ฐ ๋ค์ ๋ฎ์์ง๋ฉด ๋ฐ์ด๋ฉํ์ด ์์ผ๋ฉด์ ์๋ ๋ชจ์์ผ๋ก ๋์์ ์ ์ ์ด ๋ค์ ๋ถ๊ณ , ์ ๊ธฐ๊ฐ ํ๋ฌ ๊ฐ์ด์ด ์์๋ฉ๋๋ค. ๋ค๋ฆผ์งํ ๋ ๊ฐ๋ ๋ค๋ฆฌ๋ "๋ธ๊น" ํ๋ ์๋ฆฌ๊ฐ ๋ฐ๋ก ์ด ๋ฐ์ด๋ฉํ์ด ํ์ด์ง๋ฉฐ ์ค์์น๋ฅผ ๋๊ณ ์ผ๋ ์๋ฆฌ์ ๋๋ค. ์ด ๋จ์ํ๋ฉด์๋ ๊ธฐ๋ฐํ ๊ธฐ๊ณ์ ์๋ฆฌ ๋๋ถ์ ๋ณต์กํ ์ปดํจํฐ ์นฉ ์์ด๋ ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๋ ์ธ์ ๋ ์์ ํ ์จ๋๋ฅผ ์ ์งํ ์ ์์ต๋๋ค.
๊ฒฐ๋ก
์ค๋ ์ฐ๋ฆฌ๋ ์ํ ํ์ํ์ธ ์คํ๋ค๋ฆฌ๋ฏธ๊ฐ ์ ๊ธฐ์ ์ ํญ์ ์ด์ฉํด ์ด์ ๋ง๋ค๊ณ , ์คํ์ผ๋ก ์ฌ์ ์ ๋ถ์ ๊ฒฐํฉ์ ์ฌ๋ฐฐ์ดํ์ฌ ์ฃผ๋ฆ์ ํด๋ ๊ณผํ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์์๋ณด์์ต๋๋ค. ๋ํ ๋ฐ์ด๋ฉํ์ด๋ผ๋ ์๋ฆฌํ ๊ธ์์ ์ด์ฉํด ์ค์ค๋ก ์จ๋๋ฅผ ์กฐ์ ํ๋ ์๋ชจ์คํฏ์ ๋น๋ฐ๊น์ง ํ์ธํ์ต๋๋ค. ์ด์ ๋ค๋ฆผ์ง์ ๋จ์ํ ๊ฐ์ฌ ๋ ธ๋์ด ์๋๋ผ, ์ค์ ๋ฒ์น๊ณผ ํํ์ ๊ฒฐํฉ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ดํฝ์ฐฝ ์๋ฆฌ๊ฐ ์ด์ฐ๋ฌ์ง ํฅ๋ฏธ๋ก์ด ๊ณผํ ์คํ์ฒ๋ผ ๋๊ปด์ง์ค ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ท๊ฐ์ ์์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ ํ ์จ๋์ ์คํ์ ์กฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด์ผ๋ง๋ก ์ท์ ์๋ผ๊ณ ์คํ์ผ์ ์ด๋ฆฌ๋ ๊ฐ์ฅ ๊ณผํ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์์ ๊ธฐ์ตํ์๊ธฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋ํฉ๋๋ค! ๋งค์ผ ์ ๋ ์ท์ด ๋์ฑ ๋งต์ ๋๊ณ ๊น๋ํด์ง๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ๋ผ๋ฉฐ ์ด๋ง ๊ธ์ ์ค์ด๊ฒ ์ต๋๋ค.
