KR20120123828A - 열전 모듈 - Google Patents

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KR20120123828A
KR20120123828A KR1020110041399A KR20110041399A KR20120123828A KR 20120123828 A KR20120123828 A KR 20120123828A KR 1020110041399 A KR1020110041399 A KR 1020110041399A KR 20110041399 A KR20110041399 A KR 20110041399A KR 20120123828 A KR20120123828 A KR 20120123828A
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thermoelectric element
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최동혁
김용석
이성호
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 스핀 제벡 효과를 나타낼 수 있는 열전 소자를 이용한 열전 모듈로써, 스핀 제벡 효과를 나타내는 열전 재료로 구성된 열전 소자, 상기 열전 소자의 일측면과 연결되어 (+)전압이 인가되는 제1 외부 전극, 상기 열전 소자의 타측면과 연결되어 (-)전압이 인가되는 제2 외부 전극, 상기 열전 소자의 상부에 매몰되어 상기 제1 외부 전극와 상호 연결되는 상부 내부 전극층 및 상기 열전 소자의 하부에 매몰되어 상기 제2 외부 전극과 상호 연결되는 하부 내부 전극층을 포함하는 새로운 열전 모듈을 제시한다.

Description

열전 모듈{THERMOELECTRIC MODULE}
본 발명은 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀 제벡 효과를 이용한 열전 모듈에 관한 것이다.
열전 모듈은 크게 제벡(Seeback) 효과를 이용한 발전이나, 펠티어(Peltier) 효과를 이용한 냉각의 두 가지 응용처가 있다.
제벡 효과는 열전 소자 양단의 온도차가 있을 때 기전력이 발생하는 현상으로 이를 이용하여 폐열발전이나 체온을 이용한 소형전자소자(예컨대, 시계)의 전원, 방사능 반감 열을 이용한 우주 탐사선의 전원 등으로 쓰이고 있다.
반대로 열전 소자의 양단에 전류를 흘리면 전하를 따라 열이 이동하여 한쪽은 냉각이 되고 다른 쪽은 가열이 되는 현상을 펠티어효과라 하는데, 이를 이용하면 기계적 동작이 없는 순전히 전자만을 이용한 냉각장치를 만들 수 있다.
종래 열전 모듈은 크게 절연 기판, 금속 전극, p형 반도체 소자 및 n형 반도체 소자로 구성되며, 정공이 이동하는 p형 반도체 소자와 전자가 이동하는 n형 반도체 소자가 금속 전극을 통해 전기적으로 직렬로 연결된 직렬형 단일 모듈 형태를 가진다.
이와 같은 형태의 종래 열전 모듈이 구현되는 작동 상태를 설명하면, n형 열전 반도체 소자와 p형 열전 반도체 소자가 금속 전극을 매개로 전기적으로 직렬 연결되어 리드선을 통해 직류 전류(D.C)를 인가하면, (-)로 대전된 금속/반도체 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전반도체 내부로 이동되어 흡열이 일어나고, (+)로 대전된 금속/반도체 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해 방열이 일어나게 된다. 하지만, 상기 열전재료를 활용하여 최적화된 경우라도 n형 열전 반도체와 p형 열전 반도체가 한 쌍으로 된 열전쌍의 공급전력당 흡열 및/또는 방열량은 매우 미미하다. 이러한 이유로 종래 열전 모듈(100)이 냉각 장치 등에 실제로 활용되는 경우에는 상기 열전쌍을 복수 개 연결하여 흡열 및/또는 방열량을 양적으로 늘리고 있으며, 이에 따라 제조 단가에 비해 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래 열전 모듈은 복수 개의 쌍으로 이루어진 n,p형 반도체 소자가 금속 전극을 매개로 전기적으로 직렬로 연결된 직렬형 단일 모듈 형태로 구성되어 있으므로, 단일 모듈 중 어느 하나라도 고장이 발생하면 전체 복합 모듈이 작동하지 못하는 치명적인 약점이 있다.
그리고, 열전 소자에 사용되는 열전 재료로 Bi-Te계, Fe-Si계, Co-Sb계, Si-Ge계 등이 실제로 사용되고 있는데, 이들 재료는 실용화 범위가 매우 한정적이어서 아직까지 별다른 문제가 발생하고 있지는 않으나, 회수되는 폐열의 온도가 300℃에서 600℃에 이르는 고온일 경우에 이들 재료를 사용하게 되면 표면 산화 등이 유발되어 동작 신뢰성 부분에서 문제가 표출되며 재료비가 고가라는 문제가 있다.
그리고, 열전 모듈은 n-type 열전 소자 및 p-type 열전 소자가 순차적으로 교번 배열된 상태에서, 서로 인접한 n-type 열전 소자와 p-type 열전 소자의 저면은 제1 금속 전극으로 연결되고 서로 인접한 p-type 열전 소자와 n-type 열전 소자의 상면은 제2 금속 전극으로 연결되는 구성을 취함에 따라 납땜, 접합재 등 많은 접합층을 가지게 되는데, 이와 같은 경우 전기 저항이 증가하게 되고, 또한 열전 모듈의 제조 공정이 복잡하여 제조 단가를 상승시키는 문제점이 있다.
한편, 최근 일본 케이오대(Keio University) 에이지 사이토(Eiji Saitoh) 연구진은 자기화된 니켈-철 막대(magnetized nickel-iron rod)의 한쪽을 가열하면 전자들은 자신의 스핀에 따라 자체적으로 정렬된다는 것이 발견되었다.(Uchida, K. et al. Observation of the spin Seebeck effect. Nature 455,(2008)) 이와 같은 소위 스핀 지벡 효과(spin Seebeck effect)는 전기적 흐름(electric currents)보다는 자기적 흐름(magnetic currents)을 발생시킨다. 스핀 제벡 효과라는 용어는 1800년대 토마스 죠한 제벡(Thomas Johann Seebeck)에 의해 발견된 열전 현상(thermoelectric phenomenon)인 제벡 효과에서 기원한 것으로, 제벡 효과란 전도성 막대의 한쪽을 가열하면 전자가 열을 받아 차가운 영역으로 이동함으로써 전압이 생성되는 것을 말한다. 스핀 제벡 효과는 이와 유사하지만 제벡 효과와 달리, 전자 스핀에 영향을 미치는 것으로, 니켈-철 막대와 같이 자기화된 금속을 가열하면 업 스핀(up-spin)을 갖는 전자는 따뜻한 영역으로 모이고, 반면에 다운 스핀(down-spin)을 갖는 전자는 차가운 영역을 선호한다. 따라서, 본질적으로 이와 같은 스핀 분리의 막대는 두 개의 전극을 갖는 것으로 고려될 수 있기 때문에 생성하기 쉽지 않은 스핀 전압 혹은 자기 전류를 형성할 수 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고 스핀 제벡 효과를 이용하여 열전 모듈을 구현하기 위해 제안된 것으로, 스핀 제벡 효과(Spin Seebeck Effect)를 나타내는 열전 재료로 구성된 열전 소자와 상기 열전 소자의 상부 및 하부에 매몰된 내부 전극층 및 상기 내부 전극층과 연결되고 전압이 인가되는 외부 전극으로 구성된 열전 모듈을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 일 실시예는 열전 소자; 상기 열전 소자의 일측면과 연결되어 (+)전압이 인가되는 제1 외부 전극; 상기 열전 소자의 타측면과 연결되어 (-)전압이 인가되는 제2 외부 전극; 상기 열전 소자의 상부에 매몰되어 상기 제1 외부 전극와 상호 연결되는 상부 내부 전극층; 및 상기 열전 소자의 하부에 매몰되어 상기 제2 외부 전극과 상호 연결되는 하부 내부 전극층;을 포함하는 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 열전 소자는 소프트 페라이트로써, MeOFe2O3(여기서, Me는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cd를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 스피넬계 페라이트, Re3Fe5O12(여기서, Re는 희토류 원소 계열의 모든 원소를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 가아넷계 페라이트 및 금속 산화물 중 연자성을 띄는 모든 자성재료 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제1 외부 전극은 제1 극과 제2 극으로 이루어지고, 상기 상부 내부 전극층은 양 끝단을 가지는 형태로 이루어지되, 상기 제1 외부 전극의 제1 극은 상기 상부 내부 전극층의 일단과 연결되고, 상기 제1 외부 전극의 제2 극은 상기 상부 내부 전극층의 타단과 연결되는 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제2 외부 전극은 제1 극과 제2 극으로 이루어지고, 상기 하부 내부 전극층은 양 끝단을 가지는 형태로 이루어지되, 상기 제2 외부 전극의 제1 극은 상기 하부 내부 전극층의 일단과 연결되고, 상기 제2 외부 전극의 제2 극은 상기 하부 내부 전극층의 타단과 연결되는 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제1 극과 제2 극은 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 상부 내부 전극층과 하부 내부 전극층 사이의 거리는 상기 열전 소자의 z축 방향으로의 길이 범위 내이고, 다만, 상부 내부 전극층과 하부 내부 전극층이 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 내부 전극층은 복수 개의 층으로 이루어지는 열전 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 내부 전극층을 열전 소자에 매몰된 형태로 구성함으로써 열전 모듈의 생산 공정을 간단화할 수 있고, 이에 따라 생산 단가를 절감할 수 있다.
또한, 외부 전극과 연결된 내부 전극층을 열전 소자에 일체화된 형태로 구성함에 따라 외부 전극 및 내부 전극층을 통해 열전 모듈을 구현할 수 있어 열전 모듈의 박막화에 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 외관을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 내부를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 열전 모듈의 종단면도.
도 4는 도 1의 열전 모듈의 횡단면도.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈의 종단면도.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이밖에도 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈(100)의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈(100)의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전 모듈(100)은 스핀 제벡 효과(Spin Seebeck Effect)를 나타내는 열전 재료로 구성된 열전 소자(110), 상기 열전 소자(110)의 일측면과 연결되어 (+)전압이 인가되는 제1 외부 전극(120), 상기 열전 소자(110)의 타측면과 연결되어 (-)전압이 인가되는 제2 외부 전극(130), 상기 열전 소자(110)의 상부에 매몰되어 상기 제1 외부 전극(120)와 상호 연결되는 상부 내부 전극층(140) 및 상기 열전 소자(110)의 하부에 매몰되어 상기 제2 외부 전극(130)과 상호 연결되는 하부 내부 전극층(150)을 포함할 수 있다.
여기서, 스핀 제벡 효과(Spin Seebeck Effect)를 나타내는 열전 재료란 반도체 특성을 가진 종래 열전 모듈에서 사용되는 n,p타입의 일반 열전 재료가 아닌 소프트 페라이트(soft ferrite) 재료를 의미하며, 소프트 페라이트라 함은 전기적으로 전자의 이동이 없는 절연체로써, 전자 스핀의 배열로 인하여 생기는 자기적 특성을 가지고 외부자기장에 의해 스핀 배열의 방향이 쉽게 바뀌는 자성 재료를 말한다. 대표적인 소프트 페라이트로써, NiZnCu-ferrite와 같은 MeOFe2O3 (여기서, Me는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cd을 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 스피넬계 페라이트(spinel ferrite), Re3Fe5O12(여기서, Re는 희토류 원소 계열의 모든 원소를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 가아넷계 페라이트(garnet ferrite) 및 금속 산화물 중 연자성을 띄는 모든 자성재료를 들 수 있다.
도 3은 도 1의 열전 모듈의 종단면도이고, 도 4는 도 1의 열전 모듈의 횡단면도로써, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제2 외부 전극(120, 130)은 각각 제1 극(121, 131)과 제2 극(122, 132)으로 이루어질 수 있고, 상기 상부 및 하부 내부 전극층(140, 150)은 양단을 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부 전극(120) 및 상부 내부 전극층(140)을 예로 들면, 상기 제1 외부 전극(120)의 제1 극(121)은 상기 상부 내부 전극층(140)의 일단(141)과 연결될 수 있고, 상기 제1 외부 전극(120)의 제2 극(122)은 상기 상부 내부 전극층(140)의 타단(142)과 연결될 수 있어 상기 제1 외부 전극(120) 및 상부 내부 전극층(140)은 상호 연결될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 외부 전극(130)의 제1 극(131)은 상기 하부 내부 전극층(150)의 일단(151)과 연결될 수 있고, 상기 제2 외부 전극(130)의 제2 극(132)은 상기 하부 내부 전극층(150)의 타단(152)과 연결될 수 있어 상기 제2 외부 전극(130)과 하부 내부 전극층(150)은 상호 연결될 수 있다.
다만, 상기 제1 극(121, 131) 및 제2 극(122, 132)을 통하여 상기 상부 또는 하부 내부 전극층(140, 150)으로 전류가 흐를 수 있도록 하기 위하여, 상기 제1 극(121, 131)과 제2 극(122, 132)은 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열전 모듈(100)에 있어서 상기 상부 및 하부 내부 전극층(140, 150)은 각각 상기 열전 소자(110)의 상부면과 하부면에 전압의 방향을 달리 인가하여 상기 열전 소자(110) 내의 상부면과 하부면의 스핀의 방향을 제어하는 기능을 하므로, 상기와 같은 연결 구조를 통해 상부 내부 전극층(140)에 (+)전압이 인가되고 하부 내부 전극층(150)에 (-)전압이 인가되면, 상술한 스핀 제벡 효과에 의해 상기 열전 소자(110) 내 전자들의 스핀 방향이 달리 정렬되어 상기 열전 소자(110)의 상부면에 비해 하부면이 ΔT 만큼의 온도차가 발생하고, 이에 따라, 상기 열전 소자(110)의 상부면은 주위로부터 열을 흡열할 수 있고, 상기 열전 소자(110)의 하부면은 열을 방출할 수 있어 쿨링(cooling) 및 난방(warming)이 필요한 소자나 시스템에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 내부 전극층(140, 150)과 제1 및 제2 외부 전극(120, 130)을 구성하는 재료는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 인듐(In) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 상부 내부 전극층(140)과 하부 내부 전극층(150) 사이의 거리는 상기 열전 소자(110)의 z축 방향으로의 길이 범위 내로 구성할 수 있고, 다만, 상부 내부 전극층(140)과 하부 내부 전극층(150)이 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 상부 내부 전극층(140)과 하부 내부 전극층(150) 사이의 거리는 스핀 제벡 효과에 따른 열의 이동이 가장 활발하게 발생할 수 있도록 실험을 통하여 상기 열전 소자(110)의 y축 방향으로의 길이 범위 내에서 자유로이 형성될 수 있으나, 상부 내부 전극층(140)과 하부 내부 전극층(150) 간의 쇼트(short)를 방지하기 위해 상부 내부 전극층(140)과 하부 내부 전극층(150)이 서로 접촉되지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 또는 하부 내부 전극층(140, 150)의 x축 방향으로의 길이는 스핀 제벡 효과가 구현될 수 있는 범위 내 자유로이 구성할 수 있으나, 열전 성능의 향상을 위해 가능하면 길게 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열전 모듈(100) 구성은 스핀 제벡 효과의 작동 원리에 대응하여 설계 가능한 모듈 구성으로써 이는 종래 n,p타입 열전 소자가 포함된 열전 모듈에서는 불가능한 모듈 구성이고, 내부 전극층을 열전 소자(110)에 매몰된 형태로써 열의 이동을 발생시킬 수 있어 종래 n,p타입 형태의 열전 모듈과 달리 열전 모듈을 박막형으로 구현하는데 유리하다.
또한, 본 발명에 따른 열전 모듈(100) 구성은 적층 세라믹 커패시터(Multi-Layer Ceramic Capacitor:MLCC)의 구성과 유사하여 기존의 MLCC 공정으로 본 발명에 따른 열전 모듈(100)을 제조할 있고, 상기 열전 소자(110)의 재료는 n,p 타입의 열전 반도체 소자에 비해 저렴하여 제조 단가를 절감할 수 있다.
한편, 제1 외부 전극(120)에 (-)전압을 인가하고 제2 외부 전극(130)에 (+)전압을 인가하면 열전 소자(110)의 하부면에서 상부면으로 열의 이동이 발생함은 물론이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈(200)의 종단면도로써, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈(200)은 상기 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈(100)과 마찬가지로, 스핀 제벡 효과를 나타내는 열전 재료로 구성된 열전 소자(210), 상기 열전 소자(210)의 일측면과 연결되어 (+)전압이 인가되는 제1 외부 전극(220), 상기 열전 소자(210)의 타측면과 연결되어 (-)전압이 인가되는 제2 외부 전극(230), 상기 열전 소자(210)의 상부에 매몰되어 상기 제1 외부 전극(220)와 상호 연결되는 상부 내부 전극층(240) 및 상기 열전 소자(210)의 하부에 매몰되어 상기 제2 외부 전극(230)과 상호 연결되는 하부 내부 전극층(250)으로 구성될 수 있고, 다만, 상기 상부 또는 하부 내부 전극층(240, 250)은 복수 개의 층으로 형성될 수 있다.
여기서, 열전 소자(210)는 MeOFe2O3(여기서, Me는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cd를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 스피넬계 페라이트, Re3Fe5O12(여기서, Re는 희토류 원소 계열의 모든 원소를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 가아넷계 페라이트 및 금속 산화물 중 연자성을 띄는 모든 자성재료 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 외부 전극(230)은 각각 제1 극과 제2 극으로 이루어질 수 있고, 상기 상부 및 하부 내부 전극층(250)은 양단을 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 상부 내부 전극층(240) 각각은 상기 제1 외부 전극(220)과 상호 연결될 있고, 마찬가지로, 상기 복수 개의 하부 내부 전극층(250) 각각은 상기 제2 외부 전극(230)과 상호 연결될 수 있다.
이와 같이, 상기 상부 또는 하부 내부 전극층(240, 250)을 복수 개로 구성함으로써 상기 열전 소자를 구성하는 열전 재료 내의 전자들이 정렬되는 스핀 방향을 보다 효과적으로 제어할 수 있어 보다 효율적인 열전 성능을 기대할 수 있다. 다만, 내부 전극층의 개수는 요구되는 열전 모듈의 크기 스펙을 고려하여 상보적으로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈
110 : 열전 소자
120 : 제1 외부 전극
121 : 제1 외부 전극의 제1 극
122 : 제1 외부 전극의 제2 극
130 : 제2 외부 전극
131 : 제2 외부 전극의 제1 극
132 : 제2 외부 전극의 제2 극
140 : 상부 내부 전극층
141 : 상부 내부 전극층의 일단
142 : 상부 내부 전극층의 타단
150 : 하부 내부 전극층
151 : 하부 내부 전극층의 일단
152 : 하부 내부 전극층의 타단
200 : 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈
210 : 열전 소자
220 : 제1 외부 전극
230 : 제2 외부 전극
240 : 상부 내부 전극층
250 : 하부 내부 전극층

Claims (7)

  1. 열전 소자;
    상기 열전 소자의 일측면과 연결되어 (+)전압이 인가되는 제1 외부 전극;
    상기 열전 소자의 타측면과 연결되어 (-)전압이 인가되는 제2 외부 전극;
    상기 열전 소자의 상부에 매몰되어 상기 제1 외부 전극와 상호 연결되는 상부 내부 전극층; 및
    상기 열전 소자의 하부에 매몰되어 상기 제2 외부 전극과 상호 연결되는 하부 내부 전극층;
    을 포함하는 열전 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전 소자는 소프트 페라이트로써, MeOFe2O3(여기서, Me는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cd를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 스피넬계 페라이트, Re3Fe5O12(여기서, Re는 희토류 원소 계열의 모든 원소를 포함할 수 있다.)의 화학식을 가지는 가아넷계 페라이트 및 금속 산화물 중 연자성을 띄는 모든 자성재료 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 열전 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 외부 전극은 제1 극과 제2 극으로 이루어지고, 상기 상부 내부 전극층은 양 끝단을 가지는 형태로 이루어지되, 상기 제1 외부 전극의 제1 극은 상기 상부 내부 전극층의 일단과 연결되고, 상기 제1 외부 전극의 제2 극은 상기 상부 내부 전극층의 타단과 연결되는 열전 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 외부 전극은 제1 극과 제2 극으로 이루어지고, 상기 하부 내부 전극층은 양 끝단을 가지는 형태로 이루어지되, 상기 제2 외부 전극의 제1 극은 상기 하부 내부 전극층의 일단과 연결되고, 상기 제2 외부 전극의 제2 극은 상기 하부 내부 전극층의 타단과 연결되는 열전 모듈.
  5. 제 3 항 또는 4 항에 있어서,
    상기 제1 극과 제2 극은 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 열전 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 내부 전극층과 하부 내부 전극층 사이의 거리는 상기 열전 소자의 z축 방향으로의 길이 범위 내이고, 다만, 상부 내부 전극층과 하부 내부 전극층이 서로 접촉되지 않도록 상호 이격된 열전 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 전극층은 복수 개의 층으로 이루어지는 열전 모듈.
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