다공성 CNT 폼 소재 및 이를 이용한 유연 열전소자(한국화학연구원 제공)© 뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 무겁고 딱딱한 무기기반 소재의 한계를 극복한 스폰지형 유연 열전소재를 개발했다.

한국화학연구원 화학소재연구본부 조성윤 박사팀은 유연한 열전소재 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 폼(foam)을 개발했다고 20일 밝혔다.

열전소재는 주변의 열에너지로 전기를 생산하거나 전기에너지를 열로 바꿔주는 소재다.

열전소재를 이용한 열전 발전은 체온이나 태양열, 전자기기, 산업시설에서 발생하는 열을 이용한다.

하지만 기존 열전소자는 무기소재를 기반으로 한 탓에 무겁고 유연하지 않아 깨지기 쉬운 게 문제였다.

때문에 신체나 다양한 곡면의 열원에서 전기를 생산하기 어렵고, 제조 공정 자체도 까다롭고 복잡했다.

열전소자 및 CNT 폼 관련 이미지 및 그래프(한국화학연구원 제공)© 뉴스1

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연구팀은 열 전도도가 낮고, 높게 적층할 수 있는 구조의 CNT 폼을 개발했다. 이는 기존의 기공이 거의 없는 CNT 필름과 비교해 열 전도도가 160배 이상 낮게 나타났다.

외부에서 열이 가해졌을 때 열전소재 내 온도 차이가 2배 이상 증가해 우수한 열전 성능을 보인 것이다.

연구팀은 또 이를 열원의 형태에 따라 자유자재로 부착할 수 있게 제작해 실험한 결과, 1만 번 이상 굽혔다 펴는 과정을 반복해도 안정적인 전기적 특성을 유지했다.

조성윤 박사(한국화학연구원 제공)© 뉴스1

조성윤 박사는 “이번 스폰지형 유연 열전소재는 기존의 무겁고 딱딱한 무기기반 소재의 한계를 극복했다는 점에 큰 의미가 있다”며 “새로운 소재 개발의 가능성은 물론 다양한 열전분야의 응용 가능성을 확인했다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원으로 수행됐다.

연구 성과는 에너지소재 분야 최고 권위지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’ 8월호 표지 논문으로 선정됐다.
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