[판교테크노밸리]“기초과학연구원 연구단, 열을 전기로 바꾸는 신소재 개발 경쟁에서 선진국 제쳤다.” ‘세계 최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열

“기초과학연구원 연구단, 열을 전기로 바꾸는 신소재 개발 경쟁에서 선진국 제쳤다.” ‘세계 최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열전(熱電, thermoelectrics) 소재’ 개발

 

[작성일 : 2015. 4. 3. 연구개발정책과]

 

 

 

“기초과학연구원 연구단, 열을 전기로 바꾸는 신소재 개발 경쟁에서 선진국 제쳤다.”

 

□ 미래창조과학부(장관 최양희) 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 나노구조물리 연구단(단장 이영희) 연구팀이, ‘세계최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열전(熱電, thermoelectrics) 소재’를 개발하였다.

 

ㅇ 이는 기존 선진국이 개발한 기존 열전소재에 비해 성능을 두 배 가까이 향상시킨 것으로, 이로써 우리나라가 이 분야에서 미국, 일본, 독일 등 선진국들을 제치고 우위를 점하게 되었다 .

ㅇ 이번 연구에 성균관대학교, 삼성전자 종합기술원도 참여하였다.

 

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

ㅇ 현재 열전소재의 성능은 열을 감지하여 전기신호를 발생시키는 수준으로, 미사일 열추적 장치 등 군사적 목적 등에 제한적으로 사용되고 있다.

 

□ 머지않아 열전소재가 상용화되면 일상 생활과 산업에 큰 변화를 가져올 뿐아니라, 경제적으로 엄청난 부가가치를 창출할 것으로 전망된다.

 

ㅇ 예를 들면, 열전소재를 옷에 부착하면 체온을 전기로 바꿔서 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전력을 자동 충전하게 된다.

ㅇ 자동차나 공장의 배기가스를 열을 전기로 변환하여 재활용하면 열 효율을 크게 높일 수 있다.

ㅇ 태양광 전지와 결합하면 현재 태양빛에서 버려지는 열까지 낭비 없이 사용할 수 있다.

 

□ 상용화를 위해 남은 숙제는 열을 전기로 바꾸는 소재의 성능을 높이는 일이다.

 

ㅇ 상용화가 가능한 소재 성능을 100로 볼 때, 지금까지 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준이었는데, 이번에 기초과학연구원 나노물리연구단에서 그 성능을 70 수준으로 높였다고 볼 수 있다.

ㅇ 이는 우리가 선진국보다 한발 앞서 상용화에 다가섰다는 의미다.

 

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

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

 

□ 이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 세계 최고권위의 전문과학저널 사이언스(Science, IF 31.48)에 4월 3일(미국동부시 4.2.(목) 14:00, 한국시간 4.3.(금) 새벽 03:00) 게재되었다.

 

* (논문제목) 결정립 내 고밀도 전위 배열을 포함한 고효율 벌크 열전 소재

(Dense dislocation arrays embedded in grain boundaries for high-performance bulk thermoelectrics)

* (제1저자) 김상일 삼성전자 종합기술원 전문연구원, 이규형 강원대학교 나노응용공학과 교수, 문현아 성균관대학교 에너지과학과 박사과정

* (교신저자) 김성웅 IBS 나노구조물리연구단(성균관대학교 에너지과학과 교수)

김상일 삼성전자 종합기술원 전문연구원

* (공 저 자) 이영희 IBS 나노구조물리연구단장(성균관대학교 에너지과학과, 물리학과 교수)

 

 

[붙임] 1. 연구결과 개요 2. 연구결과 문답 3. 그림설명 4. 연구진 이력사항