국내연구진, '열전소재' 성능 비약적 향상 기술 개발

기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대

KIST 전자재료연구단 연구원이 고성능 열전소재 위에 얼음을 올려 온도차로 인해 발생한 전기로 선풍기가 작동하는 것을 확인하고 있다.

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀이 최신 반도체 공정을 접목해 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 '열전 재료'는 최근 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 하지만 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다.

연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 '비스무스-텔루라이드' 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법을 접목했다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착해 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. 김성근 박사는 "이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목해 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것"이라고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr