체온으로 발전하는 열전소자 나온다

KIST 정승준 책임연구원 연구팀

한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 사람의 피부처럼 굴곡진 열원에서도 효율적으로 사용할 수 있는 초박막 신축 열전소자를 개발했다고 16일 밝혔다.

KIST 소프트융합소재연구센터 정승준 책임연구원 연구팀은 3차원 구조체에 직접 프린팅이 가능하면서도 수직 방향의 열에너지 확보가 가능한 열전소자를 개발했다.

열전소자는 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 바꿔주는 소자다. 낭비되는 열에서 전력을 생산할 수 있어 차세대 신재생 에너지 하베스팅 소자로 불린다.

다만 열전소자는 2차원의 필름 형태로 제작되는 한계가 있다. 이렇게 되면 수평 방향으로 양 끝의 열에너지를 확보해야 하는데, 실생활에서는 대부분의 에너지가 수직 방향으로 전달된다. 이 때문에 열전소자를 3차원 구조로 제작해 수직 방향의 열에너지를 확보하는 연구가 다양하게 진행 중이다.

KIST 연구팀은 열 전도도가 낮으면서 유연성과 신축성이 뛰어난 실리콘계 엘라스토머 소재로 소프트 절연 플랫폼을 제작했다. 우수한 열전 특성을 가지는 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 용매에 균일하게 분산해 농도가 낮아서 흘러내리거나 반대로 농도가 높아서 뭉치지 않게 했다.

이렇게 만들어진 열전소자는 안정적인 인쇄가 가능하고 높은 해상도도 유지했다. 굽힘이나 눌림 같은 기계적 변형에서도 안정적으로 열에너지를 전기에너지로 변환하는데 성공했다.

정승준 책임연구원은 “이번 연구 성과는 패치형 열전소자를 구현하는 기초기술이 될 수 있다”며 “체온으로 발전이 가능한 밴드타입의 열전소자도 제작할 수 있다”고 설명했다.

이 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈 후면 표지논문으로 게재됐다.

참고자료

Advanced Energy Materials, https://doi.org/10.1002/aenm.202204171

조선비즈

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체온으로 발전하는 열전소자 나온다