층상산화물의 열전변환재료와 소자의 개발 (Development of high temperature thermoelectric materials and devices using layered oxides)

전문가 제언

□ 산화물은 그 성능과는 정반대로 산화물에 의한 열전변환에의 기대는 최근에 점점 더 높아지고 있다. 산화물은 고온, 대기 중에서 안정하게 되고 거의 대부분은 독성이 없기 때문에 소각로 폐열과 자동차의 배기가스 폐열에서부터 발전기술로서 매우 유망하다. 종래의 열전대는 Pb, Sb, Te 등의 독성을 가진 중금속을 함유하고 고온에서 재료가 산화 혹은 분해되어 환경오염의 문제가 될 소지가 있다. 자원과 에너지의 대부분을 수입하는 나라에서는 환경과 공생하는 에너지의 개발은 가장 중요한 과제가 되므로 열전재료에 의한 폐열회수는 요소기술로서 필수적이다.

□ 열전변환이라는 것은 고체의 열전기현상을 이용하여 열과 전력을 상호 변환하는 기술이며 이미 반세기이상의 긴 연구의 역사가 있었다. 밴드이론에 기초로 하여 1전자 근사(近似)에 의하면 무거운 유효질량ㆍ높은 이동도ㆍ낮은 격자열전도율을 가진 축퇴(縮退) 반도체가 우수한 열전재료의 후보로 여겨진다. 그러나 산화물은 이동도가 낮고 격자열전도율이 높기 때문에 열전재료로서는 문제점이 있다고 추정되나 앞으로 이의 해결점이 중요한 과제라 생각된다.

□ p형 층상코발트 산화물의 특이한 소결구조와 전자구조에 대하여 검토하였으며 이와 관련하여 고온에서 우수한 열전성능에 대하여 지금까지 규명된 것을 기술하였다. 그리고 발전응용에 필요한 소자의 시험제작례에 대해서도 해명하였다. 그러나 물질의 결정구조와 물성, 고온에서의 조성과 열전특성과의 관계 등 아직 해명되지 않은 것이 많이 있으며 또한 발전소자, 혹은 모듈의 연구도 시작단계이다.

□ 열전변환 산화물의 연구가 최근 몇 년 동안 활발하게 진행되고 있지만 거의 재료에 관한 것이고 실용화를 지향하는 소자화 기술과 전극접합에 관한 연구는 거의 행해지고 있지 않았다. 산화물 열전발전은 고온에서 응용할 수 있지만, 접합형성에는 종래기술을 사용하는 것은 불가능하다. 특히 산화물과 금속전극간의 계면저항이 낮아 열이력성이 우수한 접합기술개발에 관한 시도에 대해서 향후의 검토가 바람직하다.

저자

TERASAKI Ichiro ; MIKAKI Masashi ; FUNAHASHI Ryoji

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2004

권(호)

74(8)

잡지명

금속(A112)

과학기술
표준분류

재료

페이지

773~778

분석자

유*천

분석물

• 층상산화물의 열전변환재료와 소자의 개발.pdf [197,663 byte]

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