재료연구소가 고성능 열전소재 개발에 성공해 상용화 가능성을 높였다.

재료연 기능세라믹연구실 민유호 박사 연구팀은 ㈜LG화학과 소재 내부의 결함을 인위적으로 제어해 열적·전기적 특성을 동시에 조절할 수 있는 소재 설계 기술을 개발했다. 공동연구팀은 이를 활용해 중고온 영역에서 우수한 열전 변환 특성을 지니는 소재 개발에도 성공했다.

'열전'은 열에너지와 전기에너지를 상호 변환할 수 있는 기술로 해로운 냉매를 사용하지 않아 친환경 냉각용 부품으로 각광 받고 있다. 하지만 환경적 사용 제약을 지닌 납(Pb)이나 값비싼 게르마늄(Ge) 등을 포함해 상용화에 어려움을 겪어왔다.

이에 연구팀은 친환경 원소만을 활용해 소재 내부의 결함 농도를 조절하고 열적·전기적 특성을 제어하는 데 성공했다.

결함 제어를 통한 소재 설계 기술을 신재생에너지용 소재 개발, 친환경 냉각장치, 자동차·공장 폐열을 활용한 전력 생산에도 활용할 수 있다. 열전 변환 신소재 시장은 센서네트워크, 군사, 헬스케어, 기타 산업용 등을 포함해 2022년 약 7억 4600만 달러 수준으로 예상된다.

민유호 선임연구원은 "손쉬운 공정과 친환경 원소의 사용 등 고효율 열-전기에너지 변환소재 개발을 통해 상용화에 한걸음 다가서게 됐다"면서 "소재 설계 기술은 열전 분야 이외에도 열적·전기적 물성 조절이 필요한 유사 결정구조를 지닌 소재 개발에 손쉽게 활용할 수 있어 앞으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과는 에너지 분야의 세계적 학술지 <나노에너지(Nano Energy)> 2020년 8월호에 게재됐다.