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GIST, 나노소재의 장벽에너지 조절로 열-전기 변환 효율 개선

송고시간2019-11-14 15:18

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장벽 에너지에 의한 에너지 필터링 효과 모식도 등
장벽 에너지에 의한 에너지 필터링 효과 모식도 등

[광주과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(광주=연합뉴스) 박철홍 기자 = 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 조지영 교수 연구팀은 기존보다 간단하게 나노 복합체의 장벽 에너지를 조절·최적화해 열을 전기 에너지로 바꾸는 효율을 극대화하는 방법을 고안했다고 14일 밝혔다.

열전 재료는 범세계적 화석연료 부족 및 기후 변화 문제의 대안인 환경 친화성 신재생 에너지 시스템으로써 주목받고 있다.

그러나 효율성이 매우 떨어진다는 단점이 있어, 이를 해결하기 위해 두 가지 이상의 물질로 이루어진 복합체를 만드는 것이 열전 재료 분야의 대표적인 성능 향상 방법의 하나로 주목받고 있다.

연구팀은 극성 용매 기상 열처리법 (Polar Solvent Vapor annealing·PSVA)으로 열전 유·무기 복합체(나노) 재료의 장벽 에너지 조절, 에너지 필터링 효과를 극대화하는 방법을 찾아냈다.

두 개의 서로 다른 재료에 의해 만들어진 복합체는 서로 다른 밴드 구조의 접합으로 인해 에너지 장벽이 생긴다.

이 장벽 에너지보다 높은 에너지를 가지는 캐리어는 통과시키고 낮은 에너지를 가지는 캐리어를 막게 되는 데 이를 에너지 필터링 효과 (Energy filtering effect)라고 한다.

조지영 교수는 "본 연구성과를 통해 손쉽게 열-전기 변환 효율을 증가시킬 수 있는 새로운 방법을 찾았다" "우리 몸의 열 혹은 가정이나 산업 현장의 폐열을 에너지로 이용하는 시스템 전력 효율의 큰 증가와 향후 웨어러블 및 유연한 열전 재료와 소자 발전에도 이바지할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한국연구재단과 GIST에서 지원한 이번 연구 논문은 지난 10월 28일 에너지 재료 분야 저명 학술지인 'Nano Energy'에 게재됐다.

pch80@yna.co.kr

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