기초과학연구원(IBS) 나노구조물리 연구단은 삼성전자 종합기술원과 성균관대, 강원대와 공동으로 비스무스 안티몬 셀룰라이드 화합물을 이용해 전기를 열로, 열을 전기로 바꾸는 효율을 종전보다 2배로 끌어올린 열전 소재를 만드는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
이로써 우리나라는 열전 소재 개발 분야에서 미국, 일본, 독일 등 선진국들을 제치고 우위를 점하게 됐다.
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| 세계 최고 성능 상온 열전소재의 zT 온도 의존성 그래프(IBS 제공) |
연구단에 따르면 기존 상용화된 소재는 열을 전기로 바꾸는 성능(zT)이 1.0~1.2, 누구나 인정하는 연구논문에서 가장 높았던 성능은 1.3~1.4 정도에 불과했다.
그동안 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준(최대 성능 100)이었으나 IBS 나노물리연구단에서 그 성능을 70 수준으로 높인 것으로 볼 수 있다고 미래부는 설명했다.
현재 열전 소재는 열을 감지해 전기신호를 발생시키는 수준으로 열을 감지해 날아가는 열추적 미사일 등 군사적 목적 등에 제한적으로 사용되고 있다.
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| 세계 최고 성능 상온 열전소재의 zT 온도 의존성 그래프(IBS 제공) |
하지만 최근 사람의 몸이나 차량에서 버려지는 열을 전기로 바꾸는 ‘에너지 하비스트(energy harvest)’ 기술이 주목을 받으면서 학자들의 주목을 받고 있다. 향후 옷에 열선소재를 부착해 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전기를 보충하거나 차량 엔진이나 공장의 배기구에 설치해 열을 전기로 바꾸는 기술 연구가 탄력을 받을 것으로 보인다.
김성웅 IBS 연구위원은 “이번 연구는 산업적으로 대량생산이 가능한 세계 최고 효율의 에너지 변환 열전소자를 구현했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.
이번 연구결과는 3일 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 과학저널 ‘사이언스’ 온라인판에 실렸다.
dsun@heraldcorp.com
