열을 전기로 바꾸는 세계 최고 기술 나왔다

[아시아경제 정종오 기자] 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 나노구조물리 연구단(단장 이영희)이 세계최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열전(熱電, thermoelectrics) 소재가 개발됐다.

기존 선진국이 개발한 기존 열전소재에 비해 성능을 두 배 가까이 향상시킨 것으로 우리나라가 이 분야에서 미국, 일본, 독일 등 선진국들을 제치고 우위를 점하게 됐다. 열전 소재는 일상생활이나 산업현장에서 쉽게 버려지는 열을 전기로 전환해 재활용 할 수 있게 해주는 꿈의 소재이다. 미래 친환경 에너지 분야의 핵심기술로 주목받고 있다. 현재 열전소재의 성능은 열을 감지해 전기신호를 발생시키는 수준에 머물러 있다. 미사일 열추적 장치 등 군사적 목적 등에 제한적으로 사용되고 있다.

머지않아 열전소재가 상용화되면 일상생활과 산업에 큰 변화를 가져올 뿐아니라 경제적으로 큰 부가가치를 창출할 것으로 전망된다. 열전소재를 옷에 부착하면 체온을 전기로 바꿔서 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전력을 자동 충전하게 된다.

자동차나 공장의 배기가스를 열을 전기로 변환하여 재활용하면 열 효율을 크게 높일 수 있다. 태양광 전지와 결합하면 현재 태양빛에서 버려지는 열까지 낭비 없이 사용할 수 있다. 상용화를 위해 남은 숙제는 열을 전기로 바꾸는 소재의 성능을 높이는 일이다. 상용화가 가능한 소재 성능을 100로 볼 때 지금까지 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준이었다. 이번에 기초과학연구원 나노물리연구단에서 그 성능을 70 수준으로 높였다

김성웅 IBS 연구위원은 "이번 연구는 산업적으로 대량생산이 가능한 금속공학적 소결공정을 이용해 세계 최고 효율의 에너지 변환 열전소자를 구현했다는 데 의의가 있다"고 말했다. 이번 연구에 성균관대학교 , 삼성전자 종합기술원도 참여했다. 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 전문과학저널 사이언스(Science, IF 31.48)에 3일(논문명:Dense dislocation arrays embedded in grain boundaries for high-performance bulk thermoelectrics)에 실렸다.

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