기초과학연구원 나노구조물리 연구단 '세계최고 성능의 열전 소재 개발'

[그래픽=미래부 제공 ]

아주경제 한준호 기자 = 미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS)의 나노구조물리 연구단 연구팀이 세계최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열전 소재를 개발했다.

미래부는 이번 열전 소재는 선진국이 개발한 기존 열전소재에 비해 성능을 두 배 가까이 향상시킨 것으로, 우리가 이 분야에서 미국, 일본, 독일 등 선진국들을 제치고 우위를 점하게 됐다고 설명했다. 

열전 소재는 일상생활이나 산업현장에서 쉽게 버려지는 열을 전기로 전환해 재활용 할 수 있게 해주는 꿈의 소재로, 미래 친환경 에너지 분야의 핵심기술로 주목받고 있다.

현재 열전소재의 성능은 열을 감지하여 전기신호를 발생시키는 수준으로, 미사일 열추적 장치 등 군사적 목적 등에 제한적으로 사용되고 있는 상황이다. 그러나 머지않아 열전소재가 상용화되면 일상 생활과 산업에 큰 변화를 가져올 뿐아니라, 경제적으로 엄청난 부가가치를 창출할 것으로 전망된다.

예를 들면, 열전소재를 옷에 부착하면 체온을 전기로 바꿔서 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전력을 자동 충전할 수 있으며, 자동차나 공장의 배기가스의 열을 전기로 변환시켜 재활용하면 열 효율을 크게 높일 수 있다. 또 태양광 전지와 결합하면 현재 태양 빛에서 버려지는 열까지 낭비 없이 사용할 수 있게 된다. 

열전소재의 상용화를 위해 남은 숙제는 열을 전기로 바꾸는 소재의 성능을 높이는 일이다.  미래부는 상용화가 가능한 소재 성능을 100으로 볼 때, 지금까지 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준이었는데, 이번에 기초과학연구원 나노물리연구단에서 그 성능을 70 수준으로 높였다고 볼 수 있다고 설명했다. 이는 우리가 선진국보다 한발 앞서 상용화에 다가섰다는 것을 의미한다.

김성웅 IBS 연구위원은 "이번 연구는 산업적으로 대량생산이 가능한 금속공학적 소결공정을 이용해 세계 최고 효율의 에너지 변환 열전소자를 구현했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.

또한, 삼성전자 종합기술원 김상일 전문연구원은 “친환경 열전 발전 기술 및 응용분야에 효율을 획기적으로 높여 열전 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 전했다.

한편 이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 세계 최고권위의 전문과학저널 사이언스(Science, IF 31.48)에 4월 3일(현지시간) 게재됐다.