페로익 상전이 근처에서 열 물질의 특성과 응용

전문가 제언

○ 자기장과 전기장, 또는 탄성이나 압력 등을 외부에서 가하면 페로익 상전이(ferroic phase transition) 근처에서 상당한 열 변화를 일으키는 열 물질은 19세기 초부터 알려졌다. 고무줄을 늘이면 열이 나는 탄성열 (eC)효과를 시작으로 열역학이 확립된 19세기 중반에는 자기 열(MC)효과, 전기열(EC)효과 등을 실험적으로 관찰하고 이론적 해석도 이루어졌다. 하지만 이 효과의 응용에 관심을 갖게 된 것은 ‘거대(giant)' MC, 거대 EC 효과가 발견된 1980년대 이후이다. 이 논문에서는 MC효과, EC효과, 그리고 eC효과와 압력 열 효과를 합친 역학 열(mC)효과의 역사와 실험법을 소개하고 응용의 전망을 논의한다.

 

○ 열 효과는 진행과정이 느리고 주위 환경의 영향을 받기 때문에 정확한 측정이 어렵고 엔트로피와 같은 변수는 간접측정이 필요하다. 강자성 상전이와 강유전성 상전이를 비롯하여 구조 상전이와 연관되므로 현상이 복잡하다. 현재의 열 효과 연구는 물질연구에 주력하고 있다. MC효과의 경우 Gd 원소를 비롯하여 다양한 전이금속 합금에서 열펌프 개발연구가 수행된다. EC효과의 경우에는 KDP, BTO 등의 결정 및 비정질 강유전체와 온도 변화 ｜ΔT｜가 큰 박막의 연구가 활발하다.

 

○ 실용화의 전망이 확실치 않으므로 재료개발과 물성측정 등 기초연구가 주류이다. 하지만 일본의 신에너지？산업기술개발기구(NEDO)의 과제 중에 차세대 열펌프 시스템 개발이 있으며 미국 에너지부 ARPA-E (Advanced Research Project Agency-Energy)의 과제에는 MEMS 전기 열 냉각시스템 개발, 자기 냉각을 이용한 공기조절기 개발, 열탄성 냉각연구 등이 포함되어 있다. 선진국에서 열물질의 개발과 응용연구가 활발하다는 것을 알 수 있다.

 

○ 국내의 강유전체연구와 자성연구는 전자공학 응용과 관련하여 상당한 수준이다. 하지만 열 물질 연구는 미미하다. 이 논문의 참고문헌 150건 중에 한국인의 이름은 하나도 없다는 것이 한 증거이다. 일부 대학에서 EC, MC, 다강체 효과의 기초연구를 수행한다. 응용에 대한 세계적 동향을 알 수 있는 정도의 연구수행이 필요하다고 생각한다.

저자

Moya et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

13()

잡지명

Nature Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

439~450

분석자

박*철

분석물

• 페로익 상전이 근처에서 열 물질의 특성과 응용.pdf [369,299 byte]

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