Cu2SnSe3 열전재료의 연소합성

전문가 제언

○ 열전재료는 다양한 열원으로부터 발전이 가능하며, 특히 자동차, 빌딩, 산업공정 폐열 등의 저？중온의 열원으로부터 전기에너지로의 전환이 많은 관심을 받고 있다. 그러나 가장 우수하다고 알려진 Bi2Te3 계열의 열전재료는 고비용 또는 유독성으로 실용화와 보급에 한계가 있다. 따라서 이에 적합한 재료와 효율적인 제조 방법을 찾기 위한 새로운 시도들이 이루어지고 있다.

 

○ 최근에 Cu2Se와 같은 구리기반 셀렌화물 재료가 주목을 받고 있으나, 전통적인 용융 성장과 분말 소결 방법만으로는 실용화 응용에 충분하지 못하다. 따라서 본고는 Cu2SnSe3 열전재료에 대해 가스 가압 또는 고 중력장과 결합한 연소합성법(combustion synthesis)을 새롭게 시도한 내용을 소개하였다. 인듐이 도핑된 Cu2Sn0.95In0.05Se3 시료의 무차원 성능지수 ZT는 773K에서 0.62가 되어, 전통 합성법으로 제조한 재료의 성능과 같은 수준을 달성하였다.

 

○ 자전고온합성법으로도 불리는 연소합성법이 1960년대 말에 러시아에서 소개된 이후 이 기술은 세라믹 분말의 합성에 응용되어 왔고, 러시아, 일본, 중국, 미국 등이 이 기술의 개발을 선도하게 된다. 2010년대에 들어와서 미국, 프랑스, 중국에서 열전재료 합성을 위한 연소합성법의 응용 가능성이 연구되기 시작하였다. 열전기술 분야의 세계시장 규모가 10년 내에 10억불 이상의 시장이 창출될 것으로 예상하고 있어, 이 분야의 연구도 활발할 것으로 기대된다.

 

○ 한국은 1980년대 중반부터 열전재료에 대한 연구가 시작되어, 현재는 국책연구기관과 대학 등 10여 곳에서 재료의 특성 향상을 위한 연구가 진행되고 있다. Bi-Te계가 실용화 수준에 있고, MnGe계, Skutterudite계, In-Se계, Na계, 열전재료 박막 등에 대한 연구가 시행되었다. 방전플라스마 소결법, 열간 압출법, 슬라이스 적층법 등의 신공정이 연구되었으나, 본고에서 소개한 연소합성법이 적용된 바는 아직 없어 앞으로 관심을 가져야할 분야이다.

저자

G. Liu, K. Chen, J. Li,Y. Li, M. Zhou, L. Li

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

36()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

1407~1415

분석자

정*생

분석물

• Cu2SnSe3 열전재료의 연소합성.pdf [303,479 byte]

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