와인 냉장고나 자동차 시트쿨러, 정수기 등에 쓰이는 소재가 열전 소재인데요.
기존 열전 소재의 단점인 공기 중 취약성을 극복하고, 인쇄 공정으로 쉽고 유연하게 휘어지는 새로운 열전 소재를 국내 연구진이 개발했습니다.
이정우 기자입니다.
[기자]
열전 소재는 주변의 열을 전기 에너지로 바꾸거나 반대로 전기에너지로 온도를 낮추거나 올릴 수 있습니다.
특히, 체온으로 전기에너지를 발생시키면 웨어러블 기기의 자가전원으로 쓸 수 있어 활용도가 높습니다.
그러나 열전 소재는 제조 공정이 까다롭고 값이 비싼 데다 안정성이 취약하고, 유연하게 만들기가 어렵습니다.
국내 연구진이 지구에 아주 풍부한 원소인 인(p)으로 만드는 '흑린'을 활용해 새로운 열전 소재를 개발했습니다.
[강영훈 / 한국화학연구원 화학소재연구본부 : 흑린의 골드 나노입자를 코팅하면서 산화 방지를 하게 되고, 골드 입자로 인해서 전기전도도가 많이 향상된 열전소자를 개발하였습니다.]
흑린 덩어리를 얇은 층의 판으로 떼어낸 뒤 표면에 금 나노입자를 결합해 안정성을 높이고 전기전도도를 획기적으로 향상시킨 겁니다.
특히, 용액에 분산된 새로운 소재를 고무기판 내 구멍에 떨어뜨리는 잉크젯 프린팅 공정으로 열전소자를 아주 싼 값에 만들 수 있습니다.
이번에 개발한 새로운 소재는 전기전도도가 기존 흑린보다 약 6만 배 높고, 열전 특성도 아주 우수합니다.
금 나노입자의 함량을 조절해 열전 특성을 용도에 맞게 제어할 수 있고, 흑린 소재의 안정성 문제 등을 개선해 체온을 이용한 웨어러블 소자로 활용할 수 있습니다.
[조성윤 / 한국화학연구원 : 플렉서블 하기 때문에 유연 전자소자 쪽에 응용이 될 수도 있습니다. 따라서 웨어러블 디바이스라든지 신체에 착용할 수 있는 전자기구의 자가 에너지원으로 사용될 수 있습니다.]
이번 연구성과는 재료화학 분야 최고 권위지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'의 표지논문으로 선정됐습니다.
YTN 이정우[ljwwow@ytn.co.kr]입니다.
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