낮을수록 발전효율 좋아지는 열전도도, 기존 대비 3분의 1로 낮춰
국내 연구진이 열로 전기를 만드는 소재인 ‘열전재료’의 성능을 높였다. 전기 생산 효율 향상으로 이어질 것으로 기대된다.
카이스트(KAIST)는 최벽파 신소재공학과 교수 연구팀이 이승훈 경북대 신소재공학과 교수와 함께 열전재료 ‘하프호이즐러’의 열 전도도를 3분의 1로 낮추는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
에너지 소비 과정에서 사용되지 못한 열은 공기중으로 흩어지지만, 열전재료를 이용하면 일부를 다시 전기로 만들 수 있다. 열전재료로 만든 열전소자는 한쪽 전극이 열을 받아 두 전극 사이에 온도 차이가 생기면 내부에서 전자가 이동해 전기를 발생시킨다.
열전발전의 효율을 높이려면 열전재료의 열 전도도가 낮아야 한다. 열 전도도가 낮을수록 두 전극 사이에 열이 잘 통하지 않아 온도 차이가 오래 유지되기 때문이다.
현재 사용되는 열전재료는 하프호이즐러라는 합금 물질이다. 학계는 이 물질의 열전도도를 더 낮추는 데 어려움을 겪고 있다.
연구팀은 하프호이즐러의 열 전도도를 3분의 1로 줄일 수 있는 새로운 제조공정을 개발했다. 물질 내부에 나노 구조의 물질(풀호이즐러)이 형성돼 열의 이동을 방해한다는 것이다.
최 교수는 "열 전도도를 낮춤으로써 열전발전 성능을 획기적으로 높이게 될 것"이라고 말했다. 다만 개선된 하프호이즐러를 실제 열전소자로 만들어 발전 효율을 검증하는 실험은 아직 수행되지 않았다. 연구팀은 후속 연구를 통해 이 실험을 수행할 계획이다.
연구성과는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’에 지난달 20일 게재됐다.