열을 전기로 바꾸는 세계 최고 성능 열전소재 개발

미래창조과학부(장관 최양희) 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 나노구조물리 연구단(단장 이영희) 연구팀이, ‘세계최고 성능의 열을 전기로 바꿔주는 열전(熱電, thermoelectrics) 소재’를 개발했습니다.

이는 기존 선진국이 개발한 열전소재에 비해 성능을 두 배 가까이 향상시킨 것으로, 이로써 우리나라가 이 분야에서 미국, 일본, 독일 등 선진국들을 제치고 우위를 점하게 됐습니다.

이번 연구에는 성균관대와 삼성전자 종합기술원도 참여했습니다.

열전 소재는 일상생활이나 산업현장에서 쉽게 버려지는 열을 전기로 전환해 재활용 할 수 있게 해주는 꿈의 소재로, 미래 친환경 에너지 분야의 핵심기술로 주목받고 있습니다.

열전소재가 상용화되면 일상 생활과 산업에 큰 변화를 가져올 뿐아니라, 경제적으로 엄청난 부가가치를 창출할 것으로 전망됩니다.


예를 들어 열전소재를 옷에 부착하면 체온을 전기로 바꿔서 모바일 기기나 웨어러블 기기에 전력을 자동 충전할 수 있게 되고 자동차나 공장의 배기가스를 열을 전기로 변환해 재활용하면 열 효율을 크게 높일 수 있습니다.

상용화를 위해 남은 숙제는 열을 전기로 바꾸는 소재의 성능을 높이는 일입니다.

상용화가 가능한 소재 성능을 100로 볼 때, 지금까지 미국, 일본 등에서 개발한 소재의 성능은 40 수준이었는데, 이번에 기초과학연구원 나노물리연구단에서 그 성능을 70 수준으로 높여 주목됩니다.


김성웅 IBS 연구위원은 “이번 연구는 산업적으로 대량생산이 가능한 금속공학적 소결공정을 이용해 세계 최고 효율의 에너지 변환 열전소자를 구현했다는 데 의의가 있다”고 말했습니다.

또한, 김상일 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “친환경 열전 발전 기술과 응용분야에 효율을 획기적으로 높여 열전 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 설명했습니다.

이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 세계 최고권위의 전문과학저널 사이언스(Science, IF 31.48)에 우리 시간으로 3일(미국동부시 4.2.(목) 14:00) 새벽 게재됐습니다.