전력 생산하고 주위 냉각하고… LG이노텍 '열전 반도체' 양산

컴프레서 없이 냉각 가능
자동차·선박 연비 높여줘


[ 노경목 기자 ] ‘열을 받으면 전력을 생산하고, 전류를 흘리면 주위를 냉각하거나 가열하는 반도체.’

LG이노텍이 12일 개발에 성공했다고 밝힌 ‘나노 다결정 열전(熱電) 반도체’(사진)의 기능이다. 이 반도체를 사용하면 컴프레서 등 기계 부품 없이도 냉각할 수 있고, 자동차 등의 연비를 높일 수 있다. LG이노텍은 내년부터 다결정 열전 반도체를 본격 양산해 새로운 먹거리로 키운다는 계획이다.

열전 반도체는 전기가 공급되면 한쪽에서는 열이 나고, 다른 쪽에서는 온도가 낮아지는 성질의 반도체를 통칭한다. 양쪽의 온도 차가 커지면 ‘제베크 효과’에 따라 전류를 생산할 수 있다. LG이노텍은 지난해 4월부터 가전제품용 열전 반도체를 생산하고 있다. LG전자 와인셀러 미니가 이 부품으로 생산된 제품이다. 에어컨과 냉장고에 들어가는 컴프레서 없이 열전 반도체만으로 냉각한다. 이 과정에서 제품 전체 부피는 컴프레서를 사용했을 때에 비해 40% 줄었다. 컴프레서에 비해 세밀한 온도 조절이 가능해 혈액 보관 등을 위한 특수 냉장고에도 사용할 수 있다.

이번에 개발한 다결정 열전 반도체는 기존 단결정 반도체에 비해 내구성이 2.5배 이상 높아졌다. 진동과 충격에 쉽게 노출되는 차량과 선박 엔진 등에 사용할 수 있는 이유다. 다결정 열전 반도체 모듈을 엔진 등 열이 많이 나는 부품에 연결하면 열로 빠져나가는 에너지의 일부를 전류로 바꿀 수 있다. 전류로 바꿀 수 있는 비중은 버려지는 열에너지의 최대 10%에 이른다. 이렇게 전환된 전류를 차량이나 선박에 공급할 수 있다. 그만큼 연비가 높아지는 효과가 있다. 1600㏄ 디젤 자동차에 열전 반도체를 적용하면 L당 18㎞인 연비가 19.8㎞까지 높아진다.

다결정 열전 반도체 개발에 성공한 곳은 일본 업체 등을 비롯해 세계적으로도 1~2곳에 불과하다. 시장조사업체 테크나비오는 관련 시장 규모가 지난해 4억7155만달러에서 2020년 6억2673만달러까지 팽창할 것으로 전망했다.

새로운 기능을 가진 부품인 만큼 적용 범위를 확대하는 것이 과제다. LG이노텍은 이를 위해 제품 제조사가 요청하면 각 용도에 맞는 열전 반도체 모듈 개발부터 생산, 품질관리까지 해주고 있다. 오는 20일에는 전문가와 일반인을 상대로 열전 반도체의 적용 방법을 설명하는 ‘열전 반도체 테크포럼’을 서울 마곡 LG사이언스파크에서 연다.

노경목 기자 autonomy@hankyung.com



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