디지스트 연구팀, 연세대 연구팀과 공동으로
(왼쪽부터)디지스트 나노바이오융합연구부 김정민 박사, 연세대 신소재공학과 이우영 교수, 공동제1저자 문홍재 박사과정생.
대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 연구팀이 열전변환 효과가 없는 반도체물질을 제어해 열전변환효과를 내도록 하는데 성공했다. 향후 정밀온도제어나 차세대 친환경냉각방식으로 각광받고 있는 ‘동시발열 냉각시스템’, 폐열 회수기술 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
디지스트에 따르면 나노융합연구부 김정민 박사 연구팀이 연세대 이우영 신소재공학과 교수 연구팀과 공동으로 2차원 전이금속 칼코겐(산소 황 등 주기율표상 16족에 속하는 5가지 원소로 산소족 원소라고도 한다) 화합물의 적층구조를 제어해 열전변환 효과를 내는 신소재를 개발했다. 열전변환은 서로 다른 금속 접합부의 온도차에 의해 전기에너지가 발생하는 현상으로, 냉난방은 물론 궁극적으로 친환경 발전에도 응용할 수 있다. 특히 목욕탕이나 제철소 등에서 폐열을 회수해 재활용할 수 있는 신재생 에너지 원천기술로 각광받고 있다.
연구팀은 칼코겐 화합물 기반의 나노소재 중 니오븀 다이셀레나이드라는 화합물의 금속성 밴드구조를 반금속성 밴드구조로 변환시켜 열전변환율을 대폭 높이는 데 성공했다. 화합물의 속성을 변화시키는 데는 세라믹 분말을 고온에서 반응시키는 고온 고상반응법으로 했다.
김정민 박사는 “동일 소재의 적층 구조 제어에 따라 다형체의 전자 밴드 구조를 변형시켜 전자 밴드구조 및 전기적 수송물성을 제어할 수 있음을 최초로 규명했다”며 “향후 2차원 소재의 에너지 하베스팅(폐열 회수 재활용) 기술 응용에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 연세대 신소재공학과 문홍재 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 에너지 과학 분야의 세계적 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’에 12월 1일자로 게재됐다.
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