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재료연, 열전에너지 신소재 기술 세계 최초 개발
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보도매체 경남도민일보, 뉴시스, 전자신문, 기계신문 등
작성자 관리자 보도일 2019.01.24 조회수 284

재료연구소(KIMS) 분말·세라믹연구본부 김경태 박사팀이 원자단위 규모의 결함을 제어해, 열과 전기에너지의 상호변환 효율을 증가시키는 소재와 공정기술을 세계 최초로 개발했다. 개발된 기술은 원자단위 결함들을 나노미터 크기의 영역에 인공적으로 모아 열전소재의 물성을 좌우하는 '전자'와 열전달 매개체로서의 '포논'의 이동을 원천적으로 제어하는 신소재 기술이다.

제료연구소는 "지금까지의 기술은 열전소재 내에 형성되는 원자단위 결함의 존재와 그 영향에 대한 기본적인 이해에 치중했을 뿐, 긍정적인 효과를 보이는 원자결함만을 선택적으로 활용해 구조체로 제조하는 기술로까지 확장시키지는 못했었다"며 "원자단위 결함을 선별적으로 나노미터 크기 영역으로 결집하는 결함 엔지니어링 기술을 통해, 고효율 에너지 변환의 성능을 갖는 열전소재를 개발했다"고 의미를 부여했다.

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▲ 재료연구소(KIMS) 분말·세라믹연구본부 김경태 박사

 

이번 기술 개발이 열과 전기에너지의 상호변환 소자에 적용되면, 배ㆍ폐열을 이용한 발전, 전기를 이용한 냉각·가열 시스템 분야의 소재와 소자, 그리고 모듈 시장 확대 등에 핵심소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 모바일기기용 체열발전장치와 각종 센서용 전원공급 장치는 물론, 차량과 가정용 냉·온장치(무소음 냉장고, 와인셀러, 정수기 등) 등에 적용이 가능하다.

 

재료연구소 김경태 책임연구원은 "본 기술은 열전소자의 성능 향상을 위한 원천소재기술 성격이 강할뿐더러 종래의 분말야금 공정을 그대로 사용하기 때문에, 열전소재의 고부가가치화와 공정 기술의 실용화 측면에서 큰 의미가 있다"라고 말했다.

이번 연구는 재료연구소 주요사업인 '준안정 미세구조 기반 소재물성제어 원천기술 개발'과제와 한국연구재단의 글로벌프론티어사업 '파동에너지극한제어연구단','하이브리드계면연구단'및 나노소재원천기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 또, 성과는 에너지 분야에서 저명한 학술지인 '나노 에너지(Nano Energy)'의 2019년 1월호에 게재됐으며, 연구팀은 열전분말 및 소재 제조기술에 관한 연구결과를 지적재산권으로 확보했다.

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