붓으로 그려 열전발전기 만들다

UNIST 연구팀 “페인트 형태 열전 소재로 온도차 이용 전기 생산”

페인트 형태의 열전 소재를 붓으로 그려 만든 열전발전기.

국내 연구진이 열을 전기로 바꾸는 열전발전기 소재를 페인트 형태로 만들었다. 붓으로 그려 발전기를 만들 수 있게 된 것이다.

울산과학기술대(UNIST) 신소재공학부 손재성 교수 연구팀은 15일 “페이트처럼 바르는 열전 소재와 이 소재로 열전발전기를 만드는 페인트 공정을 개발했다”고 밝혔다.

열전효과는 열에너지를 전기에너지로 변환하거나, 반대로 전기에너지를 열에너지로 전환하는 것을 말한다. 이동식 에어컨 등 소형 냉각장치나 자동차 엔진, 선박의 폐열 발전장치 등은 이 효과를 적용해 버려지는 에너지를 활용한다. 이들 장치에는 평평한 모양의 직육면체 소재가 주로 쓰여왔다. 하지만 열이 발생하는 장치(열원)는 둥근 경우가 많아 열을 회수하는 데 효과적이지 못했다. 이런 문제를 해결하기 위해 잉크 형태의 열전 소재가 나오기는 했지만 밀도가 낮아 성능이 떨어졌다.

연구팀은 비스무스 텔루라이드(Bi₂Te₃) 분말이 잘 뭉치도록 하는 방법을 찾아내 기존 잉크형 소재의 한계인 저밀도 문제를 해결했다. 또 개발한 페인트 형태의 소재를 열원에 직접 붓으로 그리는 페인트 공정도 수립했다. 이 방법으로 평판형 유리, 폴로이미드 기판, 유리 반실린더 기판의 볼록한 면과 오목한 면, 반구형 알루미나 기판 등 각종 열원에 열전 페인트를 발라 발전 효율이 높음을 입증했다.

손재성 교수는 “이 기술은 열원의 형상, 종류, 크기에 상관없이 적용할 수 있다. 학술적으로도 보고된 바 없는새로운 개념이지만 나아가 일상생활에서 버려지는 다양한 형태의 배·폐열 발전과 더불어 건물 외벽, 지붕, 차량 외관 등에 적용해 새로운 형태의 신재생에너지 발전 시스템으로 발전시킬 수 있다”고 말했다.

연구팀 논문은 과학저널 <네이처 커뮤니케이션스> 11일(현지시각)치 온라인판에 게재됐다.

이근영 선임기자 [e-mail]