화학연, 저온·상압 조건에서 제조 가능한 친환경 고성능 열전 소재 개발 작성일 03-31 24 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2pSRf9yOYY"> <p contents-hash="51342eaf42cf56a87be999cc46d058e66b1617e80e9ad86569862b7c9ecd9e64" dmcf-pid="VUve42WI5W" dmcf-ptype="general">열·전기를 서로 변환할 수 있는 '열전 소재'가 버려지는 열을 활용하는데 높은 활용도를 보이는 가운데, 한국화학연구원 연구진이 낮은 온도·압력 조건에서 '은 셀레나이드(Ag₂Se)' 기반 친환경 고성능 열전 소재를 개발했다.</p> <p contents-hash="d7f64e9bda5214fd34bcb8370cdbdee251805a88140a2184e9d953f0da57848d" dmcf-pid="fuTd8VYC5y" dmcf-ptype="general">화학연은 강영훈 박사팀이 이같은 성과를 거뒀다고 31일 밝혔다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5145674ba464721e665327418aa5c34753810fc0c1888b6f345abaf6d05d9ccf" dmcf-pid="47yJ6fGhGT" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="화학연 연구진이 개발한 친환경적이고 경제적인 '은 셀레나이드 열전 소재' 저온·상압 대량 제조 기술 개요" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/31/etimesi/20260331120345625cbdb.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="qLOV7psAt5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/31/etimesi/20260331120345625cbdb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 화학연 연구진이 개발한 친환경적이고 경제적인 '은 셀레나이드 열전 소재' 저온·상압 대량 제조 기술 개요 </figcaption> </figure> <p contents-hash="a14b160d86c055d96303e32ff56fe67dc0b29d7cc6d64a4c6f487a3971d87586" dmcf-pid="8zWiP4HlYv" dmcf-ptype="general">현재 상용화된 대표적인 열전소재는 비스무스 텔루라이드(Bi₂Te₃) 소재 계열인데, 재료로 쓰이는 텔루륨 등 희귀 원소는 가격 변동성이 크고 독성이 있다. 또 제조 시 분말 합금화와 응집 공정을 거치는데 높은 열전 성능을 얻기 위해 합금·도핑 등 복잡한 조성 제어가 필요하다.</p> <p contents-hash="4b2880b93d8498655c2a1347323f9d1bd15ae1d439a86c2af4ef13b5452614ff" dmcf-pid="6gfTsw6bZS" dmcf-ptype="general">연구팀이 활용한 Ag₂Se 소재는 매장량이 풍부한 은과 셀레늄만 활용해 재료를 단순화했고, 제조 과정에서 유해 물질 배출이 없다.</p> <p contents-hash="8f35e7d7d9f1cbfba26d5a0775ff7c9fd93c2b18b3e443da2f4238a98758b2da" dmcf-pid="Pa4yOrPK5l" dmcf-ptype="general">연구팀은 이런 Ag₂Se 나노입자를 수용액 공정으로 합성한 뒤, 셀레늄을 추가 첨가한 새로운 조성을 설계했다. 이후 간단한 열처리 공정으로 고밀도 열전소재를 만들어냈다.</p> <p contents-hash="f77c0b9e0a46d90311343c61c72fc9358317a41d0271fd6b2b0ec014fcb1a535" dmcf-pid="QN8WImQ9Gh" dmcf-ptype="general">핵심 원리는 셀레늄이 비교적 낮은 온도에서 액체로 변하는 특성을 활용해 액상 소결과 유사한 효과를 구현한 것이다. 열처리 과정에서 셀레늄이 액체 상태가 되면서 은 셀레나이드Ag₂Se 나노입자 사이로 스며들어, 빈 공간을 채우고 입자들을 서로 결합·성장시키면서 치밀한 고밀도 구조를 형성한다. 이 구조는 전기가 잘 흐르면서도 열 전도율은 효과적으로 억제하여, 온도 차이에 따른 발전 효율과 열전 성능을 높인다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="040320b81a0847ca31ab7e7e06a57e975d2c86e7b4cf65a775f63b0cadcc2462" dmcf-pid="xj6YCsx2GC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="주요 연구팀. 사진 왼쪽부터 정명훈 박사후연구원, 박병욱 선임연구원, 한미정 책임연구원, 강영훈 책임연구원." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/31/etimesi/20260331120346947bvuh.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="9ne1ySiPZG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/31/etimesi/20260331120346947bvuh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 주요 연구팀. 사진 왼쪽부터 정명훈 박사후연구원, 박병욱 선임연구원, 한미정 책임연구원, 강영훈 책임연구원. </figcaption> </figure> <p contents-hash="f0ab748ba84b19fd6635b0d41b3350147b2ca4a80e63c077b93b83a747f566bb" dmcf-pid="ypSRf9yO5I" dmcf-ptype="general">실험 결과, 개발된 n형 Ag₂Se소재는 약 120도에서 열전 성능지수(zT값) 0.927을 기록해, 상용화된 n형 Bi₂Te₃계 소재 성능지수 1.0에 근접한 결과를 보였다. 또 압축 강도와 탄성률이 기존 소재 대비 2배 이상 향상돼 형태 복잡한 제품에도 빈틈없이 맞춤 제작할 수 있는 가능성이 커졌다.</p> <p contents-hash="e876ab988783e6a74c8ae921ed2497f15fc19701a032c1d1e2fee67a72b69dba" dmcf-pid="WUve42WIHO" dmcf-ptype="general">특히 최대 약 1000도에 달하는 고온 공정이나 수백 메가파스칼(㎫) 수준 고압 소결(응집) 공정 장비 없이, 약 350도의 비교적 저온, 상압에서 열처리만으로 고밀도 구조를 형성할 수 있어 공정 단순화와 제조 비용 절감 가능성을 보여줬다.</p> <p contents-hash="e2a9e0ed3a2baa3b3d0ad27950d878b97258330313eae1bcc2b16ae67eab34d9" dmcf-pid="YuTd8VYCXs" dmcf-ptype="general">이 기술은 산업 공정 폐열, 데이터센터, 태양열 발전 등에서 열을 전기로 바꾸는 소형 발전 시스템에 활용이 가능하다. 장기적으로는 웨어러블 사물인터넷(IoT) 기기나 헬스케어 센서의 보조 전원으로도 적용이 가능하다.</p> <p contents-hash="42d7a4ac4d79d8eb4df1bb71733992ce2243bd5d4c156a6b8b1b42f38ac57061" dmcf-pid="G7yJ6fGhXm" dmcf-ptype="general">이번 성과는 Advanced Composites and Hybrid Materials에 지난 1월 게재됐다. 화학연·창원국립대의 정명훈 박사후연구원과 박병욱 화학연 박사가 1저자로, 강영훈·한미정 화학연 박사가 교신저자로 참여했다.</p> <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="HzWiP4HlXr" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 박윤영 KT 신임 대표 “AX 플랫폼 기업 목표…보안 투자 아끼지 않겠다” 03-31 다음 국민 3명 중 2명 AI 이용…절반 가까이 '생성AI 이용' 경험 03-31 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
