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체온으로 웨어러블 충전…韓, '열전소재'로 선진국 제쳐

국내 연구진, 열을 전기로 재활용하는 '열전소재' 성능 기존대비 2배 향상

(서울=뉴스1) 맹하경 기자 | 2015-04-03 03:00 송고
전위가 발생하는 과정(A. Bi0.5Sb1.5Te3 입계에 액상 텔루륨(Te)이 존재하는 소결 첫 단계, B. 액상 소결(Liquid-phase compaction) – 압력을 가하는 중에 액상 텔루륨(Te)이 배출되며 낮은 에너지를 갖는 입계면을 형성하게 됨, C. 낮은 에너지의 입계면에 전위배열이 형성)© News1
전위가 발생하는 과정(A. Bi0.5Sb1.5Te3 입계에 액상 텔루륨(Te)이 존재하는 소결 첫 단계, B. 액상 소결(Liquid-phase compaction) – 압력을 가하는 중에 액상 텔루륨(Te)이 배출되며 낮은 에너지를 갖는 입계면을 형성하게 됨, C. 낮은 에너지의 입계면에 전위배열이 형성)© News1


국내 연구진이 열을 전기로 바꿔주는 '열전소재'를 기존 선진국 성능의 2배 가량 향상시켜 상용화에 한층 다가섰다.

삼성전자 종합기술원이 함께 참여하고 김성웅 성균관대 교수(기초과학연구원 연구위원)가 이끈 연구팀은 세계 최고 성능의 열전 소재를 개발해 미국, 일본, 독일 등 선진국을 제치고 우위를 점하게 됐다고 2일 밝혔다.

열전 소재는 일상생활이나 산업현장에서 쉽게 버려지는 열을 전기로 전환해 재활용 할 수 있게 해줘 꿈의 소재로도 불린다. 특히 미래 친환경 에너지 분야의 핵심기술로 주목받고 있다.

현재 열전소재의 성능은 열을 감지해 전기신호를 발생시키는 수준으로 미사일 열추적 장치 등 군사적 목적에만 제한적으로 사용된다. 향후 열전소재가 상용화된다면 일상생활과 산업에 큰 변화를 가져올 뿐아니라 경제적으로도 상당한 부가가치를 창출할 것으로 업계는 전망하고 있다.

예를 들어, 열전소재를 옷에 부착하면 체온을 전기로 바꿔서 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전력을 자동 충전하게 된다. 자동차나 공장의 배기가스 열을 전기로 변환하면 열 효율을 크게 높일 수 있으며, 태양광 전지와 결합하면 태양빛에서 버려지는 열까지 낭비 없이 사용할 수 있다.

이같은 상용화를 위해 남은 숙제는 열을 전기로 바꾸는 열전소재의 성능을 높이는 일이다. 상용화가 가능한 소재 성능을 100으로 볼 때 지금까지 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준인 데 비해 이번 소재는 그 성능을 70 수준으로 높였다는 게 연구팀의 설명이다. 선진국보다 한발 앞서 상용화에 다가섰다는 의미로 풀이된다.

김성웅 교수는 "이번 연구는 산업적으로 대량생산이 가능한 금속공학적 소결공정을 이용해 세계 최고 효율의 에너지 변환 열전소자를 구현했다는 데 의의가 있다"고 설명했다. 김상일 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "친환경 열전 발전 기술 및 응용분야에 효율을 획기적으로 높여 열전 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다"고 덧붙였다.

이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 세계 최고권위의 전문과학저널 사이언스(Science, IF 31.48)에 지난 2일(미국 현지시간) 게재됐다.


hkmaeng@

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