전류를 막고 있는 건 ‘소리’였다? 도선이 뜨거워지는 진짜 이유

전류가 흐르면 왜 도선이 뜨거워지는지 설명하려면 단순히 “전자가 원자와 충돌하기 때문”이라고 말하는 것만으로는 충분하지 않습니다.
금속 속 전자는 매우 빠르게 무질서하게 움직이지만, 전류를 만드는 평균적인 드리프트 속도는 놀라울 정도로 느리며 그 배경에는 결정 격자 안에서 일어나는 산란이 있습니다.
완벽하게 규칙적인 이상적 결정에서는 원자가 존재한다는 사실 자체가 일반적인 전기 저항의 원인이 되지 않으며, 실제 저항에는 격자 진동과 불순물, 결정 결함 같은 불규칙성이 중요한 역할을 합니다.
결정 격자의 진동을 양자화한 것을 포논이라고 하며, 전자는 포논을 흡수하거나 방출하면서 에너지와 운동량을 격자에 전달합니다.
이 과정에서 전기 에너지가 원자의 진동으로 바뀌고, 그 수많은 진동이 우리가 느끼는 열이 되어 도선과 납땜인두를 뜨겁게 만드는 원리를 살펴봅니다.

존재하지 않는 ‘초속 수천 킬로미터’
원자는 관계없다
전자는 ‘소리’에 걸려 넘어진다
전기에서 화상까지