100 나노미터(㎚) 이하 초미세 소재의 열전에너지 변환효율 측정기술이 국산화됐다.
무소음·무진동 냉장고, 체열을 이용한 웨어러블 기기 등 관련 제품 개발에 활용될 것으로 보인다.
송재용 한국표준과학연구원(KRISS) 박사팀은 나노종합기술원의 반도체 공정기술을 이용해 100㎚ 이하 두께 소재의 열전에너지 변환효율을 측정하는 장치를 제작했다고 17일 밝혔다.
열전이란 소재 양쪽 끝 온도가 서로 다를 때 열에너지가 전기에너지로 바뀌는 현상을 말한다. 이때 열에너지가 전기에너지로 변환되는 효율이 열전에너지 변환효율이다. 무진동·무소음 냉장고, 발전기에 쓰일 수 있는 청정에너지원으로 주목받았지만 낮은 에너지 효율이 걸림돌이었다.
2000년대 들어 ㎚급 소재에서 에너지 변환효율이 증가한다는 연구 결과가 나왔지만 이 정도 크기 소재의 변환효율 측정은 유럽과 미국 등 일부 선진국에서만 가능했다.
연구팀은 진공에서 100㎚ 이하 두께의 금속·반도체 열전도도를 0.5와트퍼미터켈빈(W/m·K)까지 측정하는데 성공했다. 선진국의 0.3~0.5W/m·K와 대등한 정밀도다. 온도 측정정밀도는 0.1℃, 전기적 특성 측정정밀도는 100나노볼트(㎵), 10나노암페어(㎁)를 기록했다.
송 박사는 “열전 발전기 개발에 필수 기반 기술로 활용될 것”이라며 “열전 발전기는 인체 열에너지를 이용한 웨어러블 기기와 모바일 기기 보조 에너지원으로 쓰일 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 나노·소재기술개발사업으로 수행됐고 나노기술 전문 국제학술지 ‘나노스케일’ 5월호에 소개됐다.
송준영기자 songjy@etnews.com