[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 한국화학연구원 화학소재연구본부 조성윤 박사팀이 열원(열에너지)의 형태와 관계없이 어디든지 붙일 수 있는 '스펀지형 열전소재'를 개발하는 데 성공했다.
7일 화학연에 따르면 이 열전소재는 구부러지고 늘어나고 압축이 돼 열이 있는 곳 어디에든 붙여 열을 전기 에너지로 바꿔준다.
완전히 유연한 열전소재가 개발된 건 이번이 처음이다.
열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재로 온도 차에 의해 전기가 발생한다. 일례로 발전소 굴뚝에 열전소재를 부착하면 굴뚝 안쪽의 고온(150도)과 바깥 상온(30도)의 온도 차로 전기가 만들어지는 것이다.
연구팀은 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 스펀지에 탄소나노튜브 용액을 코팅했다.
탄소나노튜브를 물리적으로 분산시킨 용매를 스펀지에 도포한 후 용매를 빠르게 증발시킨 것이다.
제조방법이 간단해 대량생산에도 적합하다. 모양을 만들어주는 틀 없이 스펀지를 이용해 열전소재를 만들 수 있기 때문이다. 거푸집 없이 콘크리트 구조물을 만드는 셈이다.
지금까지 대부분의 열전소재는 무기 소재로 만들어진 탓에 유연하지 않았다. 사람의 몸이나 자동차 등 다양한 곡면의 열원에 붙일 수 없을 뿐 아니라 제조공정 자체도 까다롭고 복잡하다.
연구팀이 개발한 스펀지형 열전소재는 열전소재의 전기적 특성과 스펀지 고유의 성질을 그대로 유지하고 있다.
연구팀의 실험 결과 열전소재를 압축하고 복원하는 과정을 1만 번 반복해도 형태는 물론이고 전기적 특성을 안정적으로 유지했다. 스펀지에 기공이 무수히 많아 변형에 강하기 때문이다.
스펀지의 탄성을 이용한 응용도 가능할 것으로 기대된다.
1 저자인 김정원 박사는 "스펀지의 압축되고 복원되는 탄성을 활용해 몸에 부착하는 웨어러블 기기에 적용할 수 있을 뿐 아니라, 우수한 기계적 성질이 요구되는 자동차 등에도 다양하게 응용할 수 있다"고 말했다.
김정원 박사는 "열전소재 분야 전망는 밝고, 현재 자동차에서 사용하고 난 후의 열이나 온천수를 이용한 열전발전 시작품의 실증실험이 진행되고 있어 앞으로 관련 기술 수요도 증가할 것으로 예측된다"고 했다.
국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 그 우수성을 인정받아 에너지 소재 분야 권위지인 '나노 에너지(Nano Energy)' 8월호에 게재됐다.
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