버려지는 열, '산소 구멍' 이용해 전기로 변환

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="5GGU91sddy">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2a290e60c3d1b836ebf9362a2d7b764f2edce8350ba39707a7d3070247fe0c61" dmcf-pid="1HHu2tOJiT" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지에 게재된 연구팀의 논문. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825120120128cbjo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Prwwlj8tLF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825120120128cbjo.jpg" width="658"></p>
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            국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지에 게재된 연구팀의 논문. 포스텍 제공.
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          <p contents-hash="fc0142240f38eee43e64a97beee714c9fbc4fd22e0b93289d761f900239eef78" dmcf-pid="tXX7VFIiMv" dmcf-ptype="general">공장 폐열이나 자동차 엔진열처럼 버려지는 열을 전기로 바꿀 수 있는 기술이 개발됐다. 산소의 미세한 결함을 조절해 열로 전기를 생산하는 기술이다. </p>
          <p contents-hash="380019217c4ffad38582389014d7d412c31e3efa61787c9658555061f6e687f8" dmcf-pid="FZZzf3CndS" dmcf-ptype="general">포스텍은 진현규 기계공학과 교수, 김민영 박사 연구팀이 이동화·최시영 신소재공학과 교수, 조셉 헤레만스 미국 오하이오주립대 교수와 함께 산소의 ‘빈자리’라는 결함을 조절해 발전 효율을 높이는 방법을 찾고 연구결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 표지 논문으로 게재했다고 25일 밝혔다. <br>  <br> 공장 굴뚝에서 뿜어져 나오는 뜨거운 증기, 자동차를 운전할 때 엔진에서 나오는 열, 스마트폰이나 컴퓨터를 사용할 때 발생하는 열 등은 공기 중으로 버려진다. 버려지는 열을 전기로 바꿀 수 있다면 에너지 낭비와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="5946ca3b0b52670e7114c64dd6c9bbc01e32ea8ee522fcdd1c5d2b00e0e6dcd8" dmcf-pid="355q40hLdl" dmcf-ptype="general">온도 차이를 이용해 열을 전기로 바꾸는 것을 ‘열전 기술’이라고 한다. 특히 열이 흐르는 방향과 수직으로 전류를 만드는 '횡방향 열전 기술'이 구조가 단순하고 효율이 높아 미래 친환경 에너지 기술로 주목받고 있다. 횡방향 열전 기술은 실제 산업에서 쓸 수 있는 재료의 종류가 제한적이라는 한계가 있다. </p>
          <p contents-hash="d1ec7bd34a8f049d2f16b0b8994f319b6ea9ebf69a677df5aa0479baf6feb67d" dmcf-pid="011B8plonh" dmcf-ptype="general">연구팀은 산소의 '빈자리'에 주목했다. 산소 빈자리는 원래 있어야 할 산소 원자가 빠져 생긴 아주 작은 공간을 말한다. 연구팀은 이 빈자리의 개수를 정밀하게 조절하면 열전 기술의 성능을 크게 높일 수 있다는 점을 발견했다.</p>
          <p contents-hash="57159ecd43ec6e3a451ed58f6b39ab001c0676fb828445198e3aeb274848ea21" dmcf-pid="pttb6USgiC" dmcf-ptype="general">산소 빈자리의 양을 다르게 조절해 세 가지 종류의 시료를 만들어 실험한 결과, 산소 빈자리가 가장 많은 시료에서 열전 성능이 91% 향상되는 결과가 나타났다. </p>
          <p contents-hash="8616dd6acdc36913233492b5e1edfd0d0f2af7d6451a9664da0abd4bdaf20461" dmcf-pid="UFFKPuvaiI" dmcf-ptype="general">산소 빈자리가 많아지면 재료 안에서 전하(전기를 띠는 작은 입자)가 온도 차가 있는 방향으로 더 활발히 움직일 수 있다. 전기를 만들 때 중요한 ‘엔트로피 기반 이동’이 강화돼 전체적인 열전 효율이 높아지는 것이다. </p>
          <p contents-hash="8fc7c47ae97da08bd54811bf1f404d65b64fef19bee4a7ab65af9457a5a0c101" dmcf-pid="u339Q7TNJO" dmcf-ptype="general">산소 빈자리는 재료의 결정 구조를 미세하게 비틀면서 곧게 흐르던 전하의 일부가 옆으로 방향을 틀게 만드는 성질이 있다. 이 같은 성질은 온도 차와 수직인 횡방향의 열전 효율을 크게 높인다.</p>
          <p contents-hash="8b7136d505874e8ce26bd691f4b65402e844f4ea99a83ec953015603849b7b1b" dmcf-pid="7002xzyjds" dmcf-ptype="general">연구팀은 비싼 신소재 개발 없이 산소 빈자리라는 재료 내 결함만으로 열전 성능을 대폭 향상시켰다. 진현규 교수는 “이번 전략은 다양한 열전 소재에 폭넓게 적용할 수 있다”며 “더 효율적이고 실용적인 에너지 회수 기술 개발에 크게 기여할 것”이라고 말했다. </p>
          <p contents-hash="9aa152f491ed76b1eb79a2bf08e9152311c9e3af098b82710917aca101d53ed9" dmcf-pid="zppVMqWAdm" dmcf-ptype="general">&lt;참고 자료&gt; <br> doi.org/10.1002/advs.202502892</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c3e62d0e012afe07e3d7d137307fbf97d67b4d6a17d3cda97408c4bb59e59f91" dmcf-pid="qYYpK5meJr" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="진현규 포스텍 기계공학과 교수(왼쪽)와 김민영 박사. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825120121570lbqo.png" data-org-width="680" dmcf-mid="ZUGU91sdJW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825120121570lbqo.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            진현규 포스텍 기계공학과 교수(왼쪽)와 김민영 박사. 포스텍 제공.
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          <p contents-hash="0b4becfad1bcd6724ad863e51036356162f3df5621bad3fd19fb80f1f6758c1b" dmcf-pid="BGGU91sdiw" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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