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테크노트 KAIST, 고분자 첨가제 없는 섬유형 열전소재 개발

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 정연식 교수·기계공학과 박인규 교수팀이 한밭대 오민욱 교수, 한국기계연구원 정준호 박사 연구팀과 공동으로 ‘비스무트 텔루라이드’ 기반 유연한 무기 열전 섬유를 개발했다고 21일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 공장이나 자동차 엔진의 폐열, 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지 기술로 주목받고 있다. 세라믹 재료 기반의 무기 열전소재는 열전 성능이 높지만 깨지기 쉬워 곡면 형태로 돼 있는 인체, 차량 배기구, 냉각 핀 등에 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 연구팀은 고분자 첨가제 없이도 나노 리본을 꼬아 실 형태로 만드는 방식으로 유연성을 확보, 나노 리본을 연속적으로 증착해 유연한 비스무트 텔루라이드 무기 열전 섬유를 제작했다. 1000차례 이상의 반복적인 구부림과 인장(잡아당김) 테스트에도 전기적 특성 변화가 거의 나타나지 않았다. 실제 구명조끼와 의류에 열전 섬유를 내장, 에너지를 수집하는 시연을 통해 상용화 가능성도 입증했다. 정연식 교수는 “이번 연구에서 개발된 무기 유연 열전 소재는 스마트 의류와 같은 웨어러블 기기에서

이창현 기자

2024-10-21 11:00

테크노트 경북대 연구팀, 얇지만 내구성 강한 친환경 열전소재 개발

경북대는 신소재공학부 박귀일 교수팀이 한국재료연구원 김경태 박사팀과 공동연구로 종이만큼 얇지만 내구성이 강한 친환경 열전소재를 개발했다고 20일 밝혔다. 열전소재는 열에너지에서 전기에너지를 생성하는 물질로 자동차, 우주항공, 반도체 등 산업 전반에 활용된다. 박 교수팀 등이 개발한 열전소재는 셀룰로스 매트릭스 층 아래에 무기입자 네트워크 층을 가진 열전 종이(필름)다. 셀룰로스 매트릭스가 무기입자 층을 연결하는 역할을 해 내구성을 향상시켰다. 이 소재는 또 탄소를 배출하지 않고 물에서 완전히 용해돼 폐기물 문제도 해결될 것으로 연구팀을 보고 있다. 박 교수는 "자유로운 형태 변형에도 높은 내구성이 있어 상용화되면 웨어러블 디바이스는 물론 전기·전자, 생체의학, 첨단산업 등 분야에서도 활용도가 높을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 나노소재·에너지분야 학술지인 '나노 에너지'(Nano Energy, Impact factor:19.069) 온라인판에 실렸다. 헬로티 이창현 기자 |

이창현 기자

2022-10-20 16:01

테크노트 국내 연구팀, 힘 분산하는 꿀벌 집 형태로 열전 소재 3D프린팅 하는 기술 개발

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

김진희 기자

2021-06-20 15:49