화학연, 인공지능 활용 열전소재 성능 높일 '도핑 원소' 발견

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국화학연구원은 화학데이터기반연구센터 장현주·임진오·이예리 박사 연구팀이 인공지능(AI)·빅데이터 기술을 활용해 기존보다 더 높은 효율을 가진 열전소재(열을 전기로 바꾸는 소재)를 개발했다고 24일 밝혔다.

연구팀은 현존하는 소재 가운데 가장 열전 성능이 높은 셀레늄화 주석(SnSe)에 다양한 도핑 원소를 도입한 뒤 그 연구데이터를 수집했다.

도핑 원소는 반도체의 전기 전도성을 향상하기 위해 규소(Si) 같은 진성 반도체에 의도적으로 첨가되는 원소를 뜻한다.

연구팀은 수집된 데이터를 기반으로 AI 열전 성능 예측 모델을 구축하고, 셀레늄화 주석의 열전 성능을 향상할 수 있는 새로운 도핑 원소·농도를 탐색했다.

최종적으로 이트리움(Yttrium)과 소듐(Sodium)을 함께 셀레늄화 주석에 도핑할 경우 열전 성능이 상용화 수준으로 높게 나타날 것으로 예측했다.

열전 성능 지수인 ZT가 2 이상이면 상용화 가능 수준인데, 이트리움·소듐을 함께 도핑하면 ZT가 2.08에 이르는 것으로 예측됐다.

연구팀이 개발한 고성능 열전소재는 폐열 발전, 소형 냉장고, 우주탐사선 발전 등 다양한 분양에 응용할 수 있다.

AI 예측 모델은 2천800건 이상의 도핑 조건에 대한 열전 성능을 수 분 만에 예측했다.

연구팀 관계자는 "이트리움과 소듐을 함께 도핑해 합성했더니 AI 모델의 예측치와 같은 수준의 좋은 열전 성능을 나타내는 것을 검증했다"며 "기존 실험에서는 1개 후보 물질을 합성하고 그 도핑 효과를 검증하는데 1주일 이상 걸렸던 점을 고려하면 시간을 획기적으로 단축한 것"이라고 설명했다.

kjunho@yna.co.kr

제보는 카카오톡 okjebo <저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2022/10/24 15:51 송고