저비용 고성능 열전재료 - 규화물 나노분체

전문가 제언

○ 에너지소비의 증가로 인해 고효율의 에너지 시스템에 대한 요구가 높아지고 있으며, 열을 전기로 직접 전환할 수 있는 열전발전이 그 해결책 중 하나로 기대되고 있다. 열전소자는 현재 인공위성, 군사, 통신기지, 벽지, 전자장치 전원과 같은 특수한 경우에 이용되고 있으나, 고가이고 에너지 효율이 낮아 널리 활용하기에는 한계가 있다. 열전발전의 세계 잠재시장은 대략 27조 원이며, 2019년에는 197조 원에 이를 것으로 추산하고 있다.

 

○ 새로운 열전재료의 개발을 통하여 단점을 해결하고자 하는 노력으로 인해 상당한 기술 진전이 이루어 졌고, 특히 Bi-Te 계와 같은 2원계 합금 외에 3원계나 4원계 합금재료에 대한 연구가 활발하다. Skutterudite 또는 Half-Heusler 계와 같은 합금들은 그런 예이다. 아울러 재료의 나노구조 변화를 통하여 격자 열전도도를 감소시킴으로써 성능지수를 향상시키려는 연구들이 이루어지고 있지만, 원료물질 확보나 높은 비용 등이 문제가 되고 있다.

 

○ 열전소자 관련기업으로는 미국의 Marlow, Melcor, Tellu-rex, Nextreme, GM, 일본의 Komatsu, Yamaha, Ferrotec, Toshiba, 러시아의 Nord, Kryotherm, 독일의 Micropelt 등이 많이 알려져 있다. 세계의 연구개발은 미국, 일본, 러시아, 독일, 최근에는 중국 등이 이끌고 있다. 국내의 경우 1990년 초에 KIST를 중심으로 열전재료에 관한 연구가 시작된 이래 여러 연구소와 대학들에서 연구가 활발하게 진행되어 왔다.

 

○ 자동차폐열발전, 산업폐열발전, Ubiquitous Sensor Network 및 국소냉각 전원, 열전냉각 등에 열전재료를 우선적으로 활용하기 위하여 삼성, 현대, LS니코, 동부정밀화학 등의 기업에서 연구가 시작되고 있다. 아울러 차세대 열전반도체 고차 나노구조 소재기술이 국가과제로 진행되고 있어 고성능 재료설계의 가능성이 기대된다. 그러나 본고에서 다룬 Mg-Si 계 규화물 나노분체와 같은 저가이고 고성능의 열전재료 개발처럼 새로운 분야의 개척에까지는 아직 미치지 못하고 있는 실정이다.

 

저자

R. Chen

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

65(6)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

702~708

분석자

정*생

분석물

• 저비용 고성능 열전재료 - 규화물 나노분체.pdf [312,573 byte]

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