KIMS 해외단신 106호 (2012.01.06)

JSTㆍ나고야대학, 열에너지를 전기에너지로 변환하는 열전재료평가법 개발

   일본 환경비즈니스 2011년 12월 29일자 기사에서는 일본 과학기술진흥기구(JST)와 나고야대학 연구팀이 열에너지를 전기에너지로 변환하는 새로운 열전재료평가법을 개발했다고 밝혔다.

   다음은 관련기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

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   과학기술진흥기구(JST)와 나고야대학은 열에너지를 전기에너지로 변환하는 열전재료와 관련하여 전계효과를 이용해 하나의 시료로 성능을 최적화하는 획기적인 평가방법을 개발했다고 발표했다. 지금까지는 열전재료 탐색에 많은 시간이 소비되었지만 이번 방법을 이용하면 소비시간을 대폭 감소시킬 수 있어 고성능 열전재료탐색이 빨라질 것으로 기대된다고 한다.

   이번 연구에서는 반도체기술로 잘 알려진 전계효과 트랜지스터(FET) 구조를 이용해 열전재료의 평가방법(열전능전계변조법)을 개발했다. 종래 열전재료를 평가하기 위해서는 전자 농도를 변화시킨 수많은 시료를 제작해 열전능력과 전자농도를 하나씩 계측해야만 했기 때문에 열전재료의 성능(열전변환효율) 최적화에 시간이 걸렸다. 이번에 개발된 평가법을 이용하면 전계효과트랜지스터구조를 제작한 하나의 시료로 열전능력 게이트전계변조를 계측할 수 있어 시간을 대폭으로 단축시킨다. 또한 종래의 방법으로는 2차원 전자가스 열전능력을 조사하기 위해 인공초격자구조를 제작해야만 했으나 새로운 평가법으로는 시료에 높은 게이트전압을 인가해 나노미터단위의 얇은 2차원 전자가스를 제작할 수 있다.

   공장 및 화력발전소 등지에서 배출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 고성능 열전재료의 개발이 전세계적으로 진행되고 있다. 열전재료를 배열이 있는 공장 및 화력발전소에 설치하면 에너지 이용효율이 높아지고 그 결과 화석연료의 소비량 및 CO₂배출량을 줄일 수 있다.

   이번연구는 JST 과제달성형기초연구의 일환으로 나고야대학대학원공학연구과의 연구팀이 실시했다. 동경공업대학 및 동경대학의 연구팀과 공동연구를 진행한 것으로 연구성과는 2012년 1월 3일(독일시간) 독일과학잡지 'Advanced Materials' 온라인판에 게재되었다.

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