유연한 스펀지·전기 잘 통하는 탄소나노튜브 장점 모두 살려
웨어러블 기기·자동차 등 곡면 적용 가능… "열전발전도 연구"
국내 연구진이 웨어러블 기기 등의 곡면에 쉽게 붙일 수 있는 열전 소재(열을 전기로 변환하는 소재)를 개발했다.
조성윤 한국화학연구원 화학소재연구본부 박사 연구팀은 열원의 형태와 관계없이 어디든지 붙일 수 있는 스펀지형 열전소재를 만드는 데 성공했다고 7일 밝혔다.
기존의 열전소재는 딱딱한 무기물로 만들어진 탓에 유연하지 못하다. 사람의 몸에 착용하는 웨어러블 기기나 자동차 등 다양한 곡면에 붙일 수 없어 활용에 한계가 있는 상황이다.
연구팀은 용액공정을 통해 스펀지에 탄소나노튜브를 첨가했다. 탄소나노튜브는 전기가 잘 통하고 강도가 높다. 이같은 장점에, 기공이 많아 변형에 강한 스펀지의 특성이 더해져 모양을 자유자재로 바꿀 수 있는 열전소재를 개발했다.
연구팀은 열전소재를 압축했다가 늘리는 과정을 1만번 반복해도 형태와 전기적 성능을 그대로 유지하는 등 유연함뿐만 아니라 내구성도 높아졌음을 확인했다. 압축했을 경우 전기 생산량이 10배 증가하는 것으로 나타나, 스펀지의 탄성에 따른 다양한 응용도 가능하다는 설명이다.
일상에서 발생하는 열을 재활용하는 것뿐만 아니라 지열발전 같은 전기 생산 기술로도 활용될 가능성도 있다. 제1저자인 김정원 박사는 "온천수를 이용한 ‘열전발전’ 실증시험이 진행되고 있다"며 "앞으로 관련 기술 수요가 증가할 것으로 예측된다"고 말했다.
연구성과는 에너지 소재 분야 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 8월호에 게재됐다.