국내 연구팀이 버려지는 열에너지 '폐열'을 전기에너지로 바꾸는 신물질을 개발했다.
열전발전 효과를 극대화시켜 세계 그린에너지 생산에 적극 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
울산대학교는 물리학과 조성래 교수팀이 폐열을 전기에너지로 바꾸는 열전 반도체 신물질을 개발했다고 23일 밝혔다.
이 물질은 주석-셀레나이드(SnSe) 결정에서 일부 주석을 비스무스(Bi) 원소로 치환해 열전성능지수 2.2, 발전효율 10%까지 끌어올렸다.
현재 상용화된 열전성능지수는 1정도이고 발전효율이 5% 수준임을 감안할 때 이번 연구는 세계 최고 수준의 효율을 나타내 활용도가 높을 것으로 기대된다고 교수팀은 밝혔다.
이번에 개발된 신물질은 전자 결핍 p-형과 전자 과잉 n-형 반도체로 접점을 만들고, 두 접점 사이에 온도차를 주면 전기가 발생하는 열전발전에 활용된다.
이 기술은 구조가 간단하고 돌아가는 터빈 등의 구동 부분이 없어 고장률도 낮기 때문에 태양계 행성 탐사선, 해저 등대, 인공위성 등에 활용돼 왔다.
앞으로도 에너지 고갈과 환경오염 문제로 활용 영역이 더욱 확대될 전망이다.
조 교수는 박사과정에서부터 지금까지 21년 간 효율 높은 열전 물질 개발 연구에 매진해왔다.
조 교수는 "n-형과 p-형을 이용한 열전발전 모듈을 제작해 특성을 분석하면서 폐열을 활용한 전기에너지를 생산할 수 있는 실제 장치를 만들고 있다"며 "이 기술이 열전 반도체 분야 모듈로 활용될 수 있도록 계속 연구에 매진하겠다"고 말했다.
이번 연구에는 한국표준과학연구원과 한국전기연구원, 부산대학교 연구팀이 참여했다.
이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 지난 12일자로 게재됐다.
