경희대, 고온에서도 안정적인 열전소재 개발

응용물리학과 이종수 교수 연구팀
신재생 에너지를 쉽고 효율적으로 전환

[서울=뉴시스] 경희대 응용물리학과 이종수 교수 연구팀이 새로운 접근법을 개발해 열전소재의 열적 안정성을 크게 높였다. 사진은 이종수 교수(왼쪽), 김진희 박사. (사진=경희대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이주영 인턴 기자 = 경희대 응용물리학과 이종수 교수, 김진희 박사, 윤재현 박사는 열전소재의 열적 안정성을 크게 높이는 접근법을 개발했다.

열전효과는 열과 전기가 서로 변환되는 현상을 의미한다. 열전소재는 열을 전기로 변환시켜 발전에 활용하거나, 전기를 이용해 온도 차를 발생시켜 주변을 냉각하는 친환경 에너지 변환소재다. 최근 열전소재의 성능지수가 크게 높아져 열전효과가 접목된 냉장고가 출시되기도 했다. 하지만 고온에서 작동할 때 소재가 열적으로 불안정한 문제가 있다.

[서울=뉴시스] AgSbTe2의 열처리 조건에 따른 다양한 상분리 상태의 전자현미경 사진 및 모식도. (사진=경희대 제공) *재판매 및 DB 금지

기존 열전소재는 고온에서 은-텔레늄과 안티몬-텔레늄의 상이 분리되며 전자와 정공이 엉켜 성능이 떨어졌다. 연구팀은 이 상분리 현상을 역이용해서 상분리가 안정화되면서 성능저하가 없는 조건으로 고온과 상온을 빠르게 오가면서 열적 요동을 가했다. 그 결과 열전소재의 입자가 열분해 되면서 열적으로 안정화되는 현상을 찾았다.

열적 안정성이 개선된 고효율 열전모듈은 전기 에너지 변환에 따른 에너지 효율성을 높인다. 이 열전모듈을 활용해 태양열, 지열, 폐열 등 다양한 신재생 에너지를 전기로 보다 쉽고 효율적으로 전환할 수 있다.

이번 연구는 응용물리 분야 저널 'Advanced Functional Materials' <advanced functional="" materials(if="19)">5월호에 개재됐다. 한국연구재단의 창의·도전 연구기반지원 사업과 미래유망융합기술파이오니어 사업의 지원을 받아 수행됐다.

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