DGIST, 경제성·효율성·유연성 모두 갖춘 열전소재 개발…첨단 신산업 응용

디지스트(DGIST·대구경북과학기술원)는 나노융합연구부 김참 책임연구원 팀이 저비용으로 우수한 열전특성과 유연성을 갖춘 '유무기 열전복합물'을 개발했다고 21일 밝혔다.

김태욱 경북대 에너지화학과 교수와 공동연구를 통해 개발한 이 기술은 열전기술의 문제점인 효율성과 유연성을 확보하고, 가격 경쟁력까지 갖춘 기술로 기존 산업 분야는 물론 첨단 신산업 분야까지 다양하게 응용할 것으로 기대한다.

김참 책임연구원이 열전소재 연구를 수행하고 있다. 디지스트 제공

‘열전기술’은 열과 전기 사이의 에너지 변환 기술로써 버려지는 열을 전기로 변환하는 친환경 기술이다. ‘열을 이용한 발전 효과’와 ‘전기를 이용한 냉각 효과’를 얻을 수 있으며, 배 폐열 회수 발전, 무 냉매 냉각장치 등 전통적 산업에서의 응용뿐 아니라, 국부 냉각·가열을 통한 정밀 온도제어시스템과 지속적 전원 공급을 위한 에너지하베스터 등 첨단 신산업 분야 응용까지 폭넓은 활용성으로 주목받고 있다.

다양한 열전기술의 장점으로 벌크형, 박막형 열전소재·소자 연구개발을 진행하고 있지만, 다른 방식의 에너지 변환 기술 대비 소재의 효율성과 유연성이 낮다는 고질적인 문제가 지속해서 지적됐다.

이에 연구원팀은 열전기술 소재의 효율성과 유연성을 극대화하기 위해 기존 무기물계 열전소재와 전도성 고분자를 결합한 ‘유무기 열전복합물’을 만들었다. 특히, 연구팀은 유기와 무기 구성물을 합성, 혼합할 수 있는 제조 공정을 고안해 기술적 난제였던 균일한 상을 생성·유지하고 높은 밀도를 확보하는 방법을 개발했다.

해당 공정으로 제작한 ‘유무기 열전복합물’은 우수한 열전특성뿐 아니라, 유연성, 가격 감축 효과 등 열전소재로써 다양한 장점이 있다. 김참 책임연구원은 “향후 열전복합물 생산기술 규모 확대와 성능 안정화를 위한 후속 연구로 기술 상용화를 이뤄내 기존 산업 분야와 첨단 신산업 분야까지 다양하게 응용하도록 노력하겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 ‘ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이스'에 게재됐다.

대구=김덕용 기자 [e-mail]