포스텍,공장 폐열·자동차 엔진열 전기로 바꾸는 기술 개발

작성일 08-25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="2I1AMqWAmF">
          <p contents-hash="14f40ad8307e8cdd282b7ed08c3b8cad068b2c75dd2ed6f9225056c8374d2b30" dmcf-pid="VCtcRBYcst" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 진현규 기계공학과 교수, 김민영 박사 연구팀이 신소재공학과 이동화·최시영 교수, 미국 오하이오 주립대 조셉 헤레만스 교수와 함께 산소의 '빈자리'라는 미세한 결함을 조절해 버려지는 열로 전기를 만드는 기술의 성능을 획기적으로 높이는 연구성과를 냈다고 25일 밝혔다. 이번 연구는 <span><strong>최근 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 표지 논문</strong></span>으로 게재됐다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3a87154831b91ef2d04270f37818c49d62f2997eba1251ee343d261c2acdf6b3" dmcf-pid="fTUrnV5rw1" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="진현규 교수(왼쪽)와 김민영 박사" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/etimesi/20250825092517876inbg.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="KexZIgVZE0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/etimesi/20250825092517876inbg.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            진현규 교수(왼쪽)와 김민영 박사
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="bfa494fe0bdffaa4a236810c17ff43c62c267af8fbb9eea6e28b502d6f75f054" dmcf-pid="4yumLf1mE5" dmcf-ptype="general">우리 주변에서 매일 발생하는 열을 다시 전기로 바꿀수 있다면 에너지 낭비와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있다. 전세계 과학자들은 온도 차이를 이용해 열을 전기로 바꾸는 '열전 기술'에 주목해왔다.</p>
          <p contents-hash="7e03da9e707d35fb0ca7015fc682d63c55cc7232cd32c273c393f48bdaad4b74" dmcf-pid="8W7so4tssZ" dmcf-ptype="general">특히 '횡방향 열전 기술'은 열이 흐르는 방향과 수직으로 전류를 만드는데, 이 방식은 구조가 단순하고 효율이 높아 미래 친환경 에너지 기술로 주목받고 있다. 하지만 주로 소재 자체의 특성에만 의존해 실제 산업에서 쓸 수 있는 재료의 종류가 제한적이라는 한계가 있었다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fbfbe19046d6f2b9b43c1850f9aa409c51c38faf8400f06c44e6ffba7921e864" dmcf-pid="6YzOg8FOEX" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="산소 결함을 도입한 시료 다결정에서 횡방향 온도차에 의해 수직 전류가 발생하는 과정을 나타낸 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/etimesi/20250825092519101ylta.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="9y0DJ9XDm3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/etimesi/20250825092519101ylta.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            산소 결함을 도입한 시료 다결정에서 횡방향 온도차에 의해 수직 전류가 발생하는 과정을 나타낸 모식도
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="d5a91d99974f7f7ae4d3f41c8ecf2666af688ac1c6e9d261ed674174507f2326" dmcf-pid="PGqIa63IDH" dmcf-ptype="general">연구팀이 주목한 것은 바로 산소의 '빈자리'였다. 빈자리란 원래 있어야 할 산소 원자가 빠져서 생긴 아주 작은 공간을 말한다. 연구팀은 이 빈자리의 개수를 정밀하게 조절하면 성능을 크게 높일 수 있다는 점을 발견했다. 실제로 산소 빈자리 양을 다르게 조절해 세 가지 종류의 시료를 만들어 실험을 한 결과, 산소 빈자리가 가장 많은 시료에서 열전 성능이 무려 91%나 향상되는 놀라운 결과를 얻었다.</p>
          <p contents-hash="26c3dd5aca00202542ab65924f06748e6f753f8204ee25e00d3768abd727a964" dmcf-pid="QHBCNP0CsG" dmcf-ptype="general">이 현상이 일어나는 이유는 두 가지로 설명된다. 먼저, 산소 빈자리가 많아지면 재료 안에서 전하(전기를 띠는 작은 입자)가 온도 차가 있는 방향으로 더 활발히 움직일 수 있다. 그로 인해 전기를 만들 때 중요한 '엔트로피 기반 이동'이 강화돼 전체적인 효율이 높아진다. 또 산소 빈자리가 재료의 결정 구조를 미세하게 비틀면서, 곧게 흐르던 전하의 일부가 옆으로 방향을 틀게 된다. 이는 마치 자동차 바퀴에 옆으로 토크가 걸려 진행 방향이 틀어지는 것과 같은 원리로, 온도 차와 수직인 횡방향 열전 효율을 크게 높인다.</p>
          <p contents-hash="e65c90d8a4ff26504aed0de3aa841014ff35eff7e404e4c9d5512e65298a37e3" dmcf-pid="xXbhjQphIY" dmcf-ptype="general">이번 연구의 가장 큰 의미는 복잡하고 비싼 신소재를 개발하지 않고, 기존 재료 내 결함만 조절해 성능을 대폭 향상했다는 점이다. 진현규 교수는 “이 전략은 다양한 열전 소재에 폭넓게 적용할 수 있어 더 효율적이고 실용적인 에너지 회수 기술 개발에 크게 기여할 것”이라고 했다.</p>
          <p contents-hash="b744d076ef294f6f106ca90ed148d5ed72c19e52fef42fa7c02f8e8368f62f56" dmcf-pid="yJr4pTj4OW" dmcf-ptype="general">한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구사업, 나노 및 소재기술개발사업, 컴퓨팅활용고도화사업, 교육부 기초과학연구역량강화사업 지원으로 수행됐다.</p>
          <p contents-hash="a9a30d31166e7992da357ff5bb75f46350512d2bb1248f4668da6df1b6511d65" dmcf-pid="Wim8UyA8ry" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
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