국내 연구진이 초미세 두께 소재의 열전에너지 변환효율을 측정할 수 있는 기술을 개발해 주목된다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 나노소재평가센터 송재용 박사 연구팀이 100나노미터(㎚) 두께 이하 나노소재의 열전에너지 변환효율을 측정할 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

열전에너지는 소재 양쪽 끝의 온도차가 발생하면 열에너지가 저절로 전기에너지로 변환되는 에너지를 말한다

열전에너지 변환을 이용한 발전기와 냉장고 제품의 상용화를 위해서는 에너지 변환효율의 정밀측정이 필수적이다.

현재 수 밀리미터 이상의 크기에 대한 열전에너지 변환효율 측정기술은 널리 보급됐지만 나노미터 크기 소재의 경우 일부 선진국에서만 측정기술을 보유하고 있었다.

송 박사팀은 나노종합기술원의 나노미터급 반도체 공정기술을 활용해 나노선, 나노판 등 100 나노미터 이하 두께 소재에 열전에너지 변환효율을 측정할 수 있는 자체 마이크로 디바이스를 제작해 나노소재의 열전에너지 변환효율을 측정하는데 성공한 것이다.

열전에너지 변환효율을 구하기 위해서는 소재의 제벡계수, 전기전도도, 열전도도를 모두 측정해야 한다. 그렇지만 나노소재의 경우 작은 크기로 인해 국내 기술로는 위 세 가지 물성을 동시에 측정할 수 없었던 한계가 있었다.

순수 국내 기술로 개발한 이번 측정 기술은 나노미터 두께의 모든 나노소재의 열전에너지 변환효율 측정에 범용적으로 적용될 수 있게 개발된 기술이다.

연구팀은 진공 속에서 100 나노미터 두께 이하 금속 또는 반도체의 열전도도를 0.5 W/m·K(와트퍼미터켈빈)까지 측정하는데 성공했다. 이는 선진국인 미국과 유럽의 수준 (0.3~0.5 W/m·K)과 대등한 측정 능력이다.

송 박사는 “나노미터 두께 소재의 열전에너지 변환효율 측정기술은 선진국에서는 이미 개발되었지만 국내에는 보급되어 있지 못한 실정”이라며 “이번 연구로 개발된 기술이 향후 국내 연구진에 보급될 경우, 인체 열에너지를 이용한 웨어러블 디바이스, 모바일 디바이스의 보조 에너지원 등에 쓰이는 열전 발전기 개발에 필수적인 변환효율 측정을 위한 기반 기술로서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. [미디어펜=김세헌 기자]