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공액계 고분자의 열전효과

전문가 제언: ○ 현재의 에너지 문제를 해결하는 수단의 하나로 주목을 받고 있는 기술이 열전변환기술이다. 열전변환기술을 활용하면 품질이 낮은 열에너지를 양질의 전기에너지로 상호간에 직접 변환할 수 있다. 특수한 열전재료에 온도차를 걸면 재료 내부의 전도 전자의 속도분포가 변화하여 재료의 양단에 전압이 발생한다.

○ 열전발전은 온도차만 부여하면 발전이 가능한 특징 이외에 구조가 간단하고 소음이 없으며, 이용 열원의 선택 범위가 넓어 벽지용, 해저용, 우주용, 군사용 등의 특수 전원 장치로 이미 실용화되고 있으며 각종 산업 폐열이나 자연 에너지를 이용하는 대용량 열전발전기술도 개발 중에 있다.

○ 동일한 열전재료에 직류전류를 흘리면 펠체효과에 의해 양단에 온도차가 발생한다. 이것이 열전냉각(전자냉각)이며 열전냉각은 작동부분이 없어 구조가 간편하고 열 응답강도가 높고 무소음, 무진동이며 미세 부분의 선택적 냉각이 가능하여 반도체, 레이저 다이오드, 적외선 검출소자 등에서 정밀 온도제어나 컴퓨터 관련 소형 냉각기 등에 사용되고 있다. 앞으로 냉매를 사용하지 않는 소형 냉장고, 온장고 등으로의 응용은 환경 보호 측면에서도 관심을 모으고 있다.

○ 열전재료는 BiTe나 PbTe를 포함하는 많은 텔루륨(Te)화합물이나 SiGe 등 무기계 도전성 재료를 중심으로 열전재료 연구의 기초가 확립되어 있으나 유기고분자계의 열전효과 재료의 개발이 시작된 것은 오래되지 않으며 현재 일본을 중심으로 연구 개발이 실시되고 있다. 본고는 무기계 재료를 대체할 수 있는 재료로서 공액고분자계 열전재료에 대한 기대, 연구 현황, 과제와 전망에 대하여 소개한 것으로 공액고분자 열전재료는 제백계수가 적고 n형에서 고전도성 재료가 없으며 아직은 고 도전율을 안정적으로 재현할 수 없다는 문제가 있다.

○ 열전변환기술은 에너지 문제를 환경 친화적으로 해결할 수 있는 방법의 하나이며 유기계 고분자 열전재료는 비교적 새로운 분야로서 적극적으로 관심을 가지고 연구 개발에 참여해야 할 것으로 생각된다.

저자: Yoshikazu Shinohara
자료유형: 학술정보