실험실에서 기념 촬영 중인 손재성 UNIST 교수(오른쪽)와 제1저자인 박성훈 UNIST 신소재공학부 석사과정 연구원(왼쪽) UNIST 제공
손재성 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 ‘페인트처럼 바르는 열전소재’와 이 소재로 열전발전기를 만드는 ‘페인팅 공정’을 개발했다.
기존에도 잉크 형태의 열전소재가 있었지만 성능이 낮아 활용하기 어려웠다. 손 교수팀의 연구 결과는 열전소재의 성능을 높여 다양한 모양의 열원(열의 공급원)에서 전기를 생산할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.
열전효과는 열에너지가 전기에너지로, 전기에너지가 열에너지로 변하는 현상으로 소형 냉각 장치, 자동차 엔진, 선박의 폐열 발전장치 등에 쓰인다. 이들 장치에는 직육면체의 열전 발전 모듈이 이용된다.
하지만 열을 가진 물체의 표면은 둥근 경우가 많아 효과적으로 열을 회수하지 못했다. 이를 해결하기 위해 손 교수팀은 열원에 열전 페인트 소재를 발라서 전기를 생산할 수 있는 기술인 ‘페인팅 공정’을 개발했다. 페인팅 공정으로 일체화된 열전 모듈을 통해 기존 모듈의 한계를 극복하고 효율적으로 열에너지를 회수할 수 있게 된 것.
손 교수는 “페인팅 공정을 활용하면 작업자가 원하는 형태로 열전 발전 시스템을 직접 제작할 수 있고 시스템 제작에 따른 비용을 줄일 수 있기 때문에 경제적으로도 효율적인 방식”이라며 “일상생활에서 버려지는 다양한 형태의 배·폐열 발전은 물론 건물 외벽, 지붕, 차량 외관 등에 도입해 새로운 형태의 신 재생에너지 발전 시스템으로 발전될 수 있을 것”이라고 전망했다.
이번 논문은 세계적 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 11일(금)자 온라인판에 논문명 ‘High performance shape-engineerable thermoelectric painting’으로 게재됐다.
이번 연구에는 △UNIST의 조욱․최경진․이석빈 교수 △한국과학기술연구원(KIST)의 권범진․김진상․현도빈 박사 △한국전기연구원 이지은 박사 등이 참여했다.
▶에듀동아 김은진 인턴기자 edudonga@donga.com
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