열전변환성능이 높은 전도성고분자막

전문가 제언

○ wearable 관련의 전원, 무인조사기의 전원, 온배수로부터 발전, 소형통신기기 전원 혹은 소전력용 배터리충전용 전원 등에 응용가능성이 높은 전도성 고분자인 PEDOT:PSS을 중점으로 열전 발전 영역에서의 적용 가능성을 조사했다.

 

○ 열전재료(반도체)란 열에 의해 여기된 캐리어가 농도 구배에 의해 확산되어 기전력이 발생하는 것으로 열원이 있는 한 연속적으로 발전되는 것이 특징으로, 응용을 위해서는 높은 전기전도도, 낮은 열전도율과 높은 기전력을 가져야한다.

 

○ 주로 무기재료에서 열전재료가 연구되어 왔다. 유기재료는 열에 약하고 또 그 성능도 무기재료에 비하여 떨어지기 때문에 유기재료를 열전변화재료로 응용하는 데는 관심을 끌지 못했으나 2007년 Y. Hiroshige 등이 가능성을 보여준 이래, 유기재료를 열전재료로 사용할 수 있는 가능성이 주목받기 시작하였다.

 

○ PEDOT계 유기재료는 내구성이 낮아 고온에서 응용하기 어려우나, 200℃이하의 폐열을 회수하는 데 응용할 수 있다. 유기재료는 무기재료에 비하여 κ가 작은 것이 열전 특성상 장점으로, S 나 σ는 무기재료에 비하여 작기 때문에 유기열전재료의 발전은 전도성고분자의 발전에 따라 발전하리라고 기대된다.

 

○ PEDOT계 재료의 전도성 향상 뿐 아니라 열전특성(ZT)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. O. Bubnova등이 ZT=0.25로 무기재료에 필적하는 특성을 보고하였고(Nat. Mater. 2011, 10, 429), 2013년에 G. H. Kim등이 0.42를 발표하여(Nat. Mater., 2013, 12, 719) 응용가능성을 높였다. 한편 2014년 연세대학교의 김중현 교수 연구팀에서 0.2를 보고하는 등(J. Mater. Chem., A, 2014, 2, 13380), 우리나라에서도 세계적 연구 성과에 필적하는 소재를 개발하고 있어, 전도성 고분자 개발은 디스플레이뿐 아니라, 전원, 폐열을 전기로 회수하는 등 다양한 분야에 응용가능성이 있어 앞으로도 많은 발전을 기대한다.

저자

M. Mukaida, Q. S. Wei, K. Kirihara, T. Ishida

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

63(4)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

34~38

분석자

원*무

분석물

• 열전변환 성능이 높은 전도성 고분자막.pdf [498,008 byte]

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