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열전소자는 열에너지를 전기로 변환하는 에너지 소자로, 열을 가하면 전기를 생성하고 전기를 가하면 흡열 반응을 하는 특성을 갖고 있어 온도계나 냉각 장치 등에 사용되고 있다. 이 중 발전 동작온도가 400~600℃인 중온 열전소자는 낮은 발전 효율이 현장 적용을 늦추는 한계로 인식됐다.
연구원은 대표적인 중온 열전소자인 스쿠테루다이트(skutterudite) 열전소자를 구성하는 금속화층으로 철-니켈(Fe-Ni)층을 개발하고 적용, 기존 기술 대비 개선된 장기 신뢰성과 높은 출력밀도 두 가지 특성을 동시에 확보했다.
연구 논문의 제1저자인 에너지연 박상현 책임연구원은 “철-니켈(Fe-Ni)이라는 신규 기능층을 통해 개발된 소자가 고온에서 오랜 기간 작동하더라도 성능 저하를 최소화 할 수 있도록 하고, 이를 통해 개발된 중고온용 열전소자가 다양한 열 관련 발전분야에 적용될 수 있는 가능성을 극대화한 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 에너지연의 2018년도 주요사업인 ‘계면 확산 방지형 중온열전모듈 개발’ 연구과제의 일환으로 진행돼 국내 및 해외 출원이 완료된 상태다.
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