[이포커스] 삼성전자가 '냉매 없는 냉장고' 시대를 열 핵심 기술을 확보하며 친환경 미래 냉각 기술 선점에 나섰다.
존스홉킨스대학교와의 공동 연구를 통해 개발한 '차세대 펠티어 냉각 기술'이 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재되는 쾌거를 이뤘다.
삼성전자는 존스홉킨스대 응용물리학연구소와 함께 나노 공학 기술을 활용한 '고효율 박막 펠티어 반도체 소자'를 개발하고 이를 적용한 펠티어 냉장고 실증에 세계 최초로 성공했다고 28일 밝혔다. 이번 연구는 삼성리서치 라이프솔루션팀과 라마 벤카타수브라마니안 존스홉킨스대 교수 연구팀의 산학협력으로 진행됐다.
펠티어 기술은 반도체 소자에 전기를 흘려보내면 한쪽은 냉각되고 다른 쪽은 가열되는 원리를 이용한다. 냉매를 사용하지 않아 환경오염 우려가 없고 소음과 진동이 적어 차세대 냉각 방식으로 주목받아왔다. 하지만 기존 기술은 냉각 효율이 낮아 상용화에 어려움을 겪었다.
연구팀은 기존과 다른 반도체 박막 증착 공정을 도입해 이 한계를 극복했다. 새롭게 개발된 펠티어 소자는 기존 대비 냉각 효율을 약 75%나 끌어올렸을 뿐 아니라 소형화와 경량화까지 달성했다. 특히 소자 개발에 사용되는 펠티어 소재 양을 기존의 약 1000분의 1 수준으로 획기적으로 줄여 경제성과 친환경성을 동시에 잡았다.
이번 연구의 가장 큰 성과는 이 고효율 소자를 실제 냉장고에 적용해 기존 증기 압축 방식 냉장고의 냉각 효율을 뛰어넘는 성능을 입증했다는 점이다. 이는 냉매 없는 친환경 냉장고의 상용화 가능성을 현실로 만들었다는 의미를 갖는다.
펠티어 냉각 기술은 빠른 응답 속도와 정밀한 온도 제어가 가능해 활용 범위가 무궁무진하다. 냉장고, 에어컨 등 가전제품은 물론, 발열 관리가 중요한 반도체, 정밀 온도 유지가 필수적인 의료기기, 차세대 자동차 전장 부품, 데이터센터 냉각 등 다양한 산업 분야로의 확장이 기대된다.
삼성전자 관계자는 "이번 연구 성과는 나노 기술을 통해 펠티어 냉각의 오랜 숙제였던 효율성과 경제성을 동시에 확보했다는 데 의의가 크다"며 "앞으로도 미래를 선도할 혁신 기술 연구를 지속해 인류의 삶에 기여할 것"이라고 밝혔다.
세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재된 이번 논문(Nano-engineered Thin-film Thermoelectric Materials Enable Practical Solid-State Refrigeration)은 삼성전자의 기술 리더십과 미래 기술에 대한 꾸준한 투자를 다시 한번 입증한 것으로 평가된다.
업계에서는 이번 기술 확보를 통해 삼성전자가 친환경 가전 시장은 물론, 첨단 산업 분야에서의 기술 경쟁력을 한층 더 강화할 것으로 전망하고 있다.
[이포커스 곽도훈 기자]
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