사람 체온과 공기 간의 미세한 온도 차인 단 1.5℃만으로도 LED 전구를 켤 수 있는 필름 발전기가 개발됐다. UNIST(울산과학기술원) 에너지화학공학과 장성연 교수 연구팀은 세계 최고 성능의 유연 p형·n형 이온 열전 소재를 동시에 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 소재 내·외부의 온도 차를 이용해 전기를 생산하는 발전기형 소재다. 그중 ‘이온 열전소재’는 전자가 아닌 이온의 이동으로 전기가 발생한다. p형 소재는 양이온이, n형 소재는 음이온이 움직여 전류를 생성한다. 온도차가 생기면 이온이 차가운 쪽으로 이동하며 전압이 발생하고, 이를 통해 전류가 흐르게 된다. 이번에 개발된 소재의 열전 성능지수(ZTi)는 p형 49.5, n형 32.2로, 이는 현재까지 보고된 이온 열전 소재 중 가장 높은 기록이다. 기존 최고 기록보다 약 70% 향상된 수치로, 열전 성능 지수가 높을수록 작은 온도차에서도 효율적으로 전기를 생산할 수 있다. p형 소재는 전도성 고분자인 PEDOT:PSS 복합체를 기반으로, n형 소재는 p형 소재에 염화구리(CuCl₂)를 첨가해 제작했다. p형에서는 양이온(수소 이온), n형에서는 음이온(염화 이온)이 이동해 전류를 생성한다. 두
헬로티 김진희 기자 | 열전발전기의 내구성과 효율을 크게 개선하는 기술이 나왔다. 꿀벌 집 구조로 발전기의 열전소재를 찍어내는 기술이다. 벌집 구조가 힘을 잘 분산하는 특성을 활용해 열전소재 손상을 막는다. 열 확산도 효과적으로 억제해 발전기 효율도 더 좋아졌다. UNIST 신소재공학과 손재성·채한기 교수팀과 애리조나 주립대 권범진 교수는 열전소재인 구리-셀레나이드 (Cu2Se)를 벌집 형태로 3D 프린팅해 발전기 내구성과 효율을 높이는 기술을 개발했다. 열전소재로 이뤄진 잉크를 새롭게 개발한 덕분에 3D 프린팅으로 복잡한 벌집 구조를 찍어낼 수 있었다. 열전발전은 온도차를 전기로 바꾸는 차세대 발전이다. 공장이나 항공기·자동차에서 나오는 폐가스의 열을 전기로 바꿀 수 있어, 에너지 재활용 기술로도 주목받는 발전기술이다. 열전소재 양 끝단에 온도차가 생기면 소재 내부에 전류가 흐르는 힘이 생기는 원리(제벡효과)를 이용한다. 이 발전기 핵심인 열전소재는 다른 소재군과 비교해 충격 등을 견디는 기계적 내구성이 약하다. 또 작동 과정 중에 반복적으로 열 팽창과 수축, 기계 진동에 노출돼 미세균열과 같은 구조적 손상을 입기 쉽다. 내구성을 보완하는 새로운 기술이 필
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