열전효율 7~8배 높이는 나노소재 개발됐다

앞으로 태양열 뿐만 아니라 자동차 엔진·반도체 집적회로에서 발생하는 폐열을 전환시켜 전기를 생산하는 시스템을 일상에서 손쉽게 찾아볼 수 있을 전망이다.

씨넷은 최근 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 열을 전기로 전환하는데 사용되는 나노소재를 새로 개발했다고 밝혔다. MIT가 과학잡지 네이처에 발표한 논문에 따르면 이 소재를 이용했을 때 열전효율은 4.6%로 기존 소재를 사용했을 때보다 7배~8배까지 높다.

열전장치(Thermoelectric device)는 폐열을 전기로 변환하는 장치로 그동안 변환율(열전효율)이 높지 않아 산업화하기 어려웠다. 논문은 이를 극복하기 위해 나노구조의 소재에 열 및 전기적 특성을 부여해 열전효율을 높였다고 설명했다. 보도에 따르면 연구진들은 자신들이 개발한 나노소재를 사용한 열전장치를 태양열 온수공급 시스템과 통합시키는 방식 등으로 활용하면 에너지 효율성을 크게 높일 수 있다고 말했다.

연구에 참여한 첸 강 MIT 교수는 “이번에 개발한 열전장치 시제품은 평판 형태로 진공유리관 속에 집어넣었으며, 열을 흡수하는 구리소재의 검은색 평판으로 덮여있다. 반대쪽은 주변 공기에 노출돼있고, 두 개의 평판 사이에서 온도차를 발생시킨다. 이러한 온도차가 전자의 흐름을 만들어 낸다.

열전장치는 다양한 소재를 이용해 만들어져 여러 방면에서 사용됐다. 예를 들어 휴대용 냉각기나 자동차 좌석용 냉각기 등으로 활용해왔다.

그동안 많은 연구자들과 관련업체들은 열전효율을 높여 다양한 응용분야를 개발하는데 노력해왔다. 자동차 배기구에서 발생하는 폐열을 활용해 자동차 배터리를 충전하는 기술 등이 이러한 노력의 일환이다.

씨넷은 이번 연구가 미국 에너지국의 자금지원을 받게 될 경우 기존 태양열 온수공급 시스템에 열전장치를 융합하는 방식으로 연구가 진행될 것이라고 밝혔다. 첸 강 교수는 “이런 시도가 (태양에너지를 사용한 발전에서) 게임의 법칙을 바꿀 것”이라고 강조했다.