연세대 이우영 교수팀, 폐열 재활용 고효율 '열전소자' 개발

국내 연구진이 기술 공정이나 일상에서 무의미하게 버려지는 열을 재활용할 수 있는 '열전소자'의 효율을 높이는 기술을 개발했다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 이우영 연세대 신소재공학과 교수(사진)팀이 코어셸 나노선(중심부와 이를 둘러싼 주변부 물질이 다른 나노선) 표면구조에서 열 전달을 제어할 수 있는 기술을 개발하고 실험으로 증명하는 데 성공했다고 9일 발표했다. 이 연구성과는 재료 분야 권위 학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 최근호에 표지논문으로 실렸다.

열전소자는 특정 회로에서 온도차가 생기면 전류를 발생시키는 소자다. 연구팀은 실리콘에 비스무스(Bi)를 덮은 필름 양 끝에 압력을 가해 단결정의 비스무스 나노선을 얻고,이를 다시 텔루륨(Te)으로 덧씌워 코어셸 나노선을 만들었다. 이를 열전소자로 사용했을 때 전자는 자유롭게 이동하지만 열 전달 입자는 비스무스와 텔루륨의 경계면에 부딪혀 진행하지 못하는 현상을 확인했다. 열 전달이 더딘 만큼 온도차가 잘 유지되고 그만큼 열전 효율이 높아진다는 설명이다. 연구팀은 이렇게 만든 코어셸 나노선의 열 전달률이 타 제품 대비 25분의 1에 불과하다고 덧붙였다.

이 교수는 "나노 단위 물질에서 열 전달률을 효과적으로 감소시키는 새로운 구조를 제시한 것"이라며 "열전소자뿐만 아니라 열 제어를 필요로 하는 광전소자 등에도 응용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com