KERI 주성재 박사팀, 열전발전 모듈 에볼루션 바카라 무료성·친환경성 향상 성공

[창원=뉴시스]홍정명 기자 = 한국전기연구원(KERI)은 전기변환소재연구센터 주성재 박사 연구팀이 친환경 신소재 '마그네슘 안티모나이드(Mg3Sb2)'를 이용해 열전발전 모듈의 에볼루션 바카라 무료성과 친환경성을 크게 높일 수 있는 금속화 공정 기술 개발과 함께 시제품 제조도 성공했다고 7일 밝혔다.

에볼루션 바카라 무료은 P형(+)과 N형(-)으로 구성된 열전반도체 소재의 위·아래에 각각 전극을 형성하고, 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 변환하는 기술이다.

그동안 전극으로 니켈(Ni)이 사용되고, P형/N형 에볼루션 바카라 무료반도체 소재로는 비스무스 텔루라이드(Bi2Te3)라는 물질이 활용됐지만, 주요 구성 원소인 텔루륨(Te)이 지구상에 매우 희귀하고 가격이 높다는 단점이 있었다.

이에 많은 연구진이 소재를 바꾸기 용이한 N형 반도체에 비스무스 텔루라이드와 유사한 성능이면서 희귀 원소를 포함하지 않아 가격은 5분의 1 수준에 불과한 마그네슘 안티모나이드를 대체 적용하려는 노력을 기울이고 있다.

문제는 마그네슘 안티모나이드에 적합한 재질의 금속 전극을 쉽고 단순하게 형성할 수 있는 일명 '금속화 공정기술' 개발이 그동안 미비했다는 점이다.

기존에 사용하던 니켈 전극은 마그네슘 안티모나이드와 맞지 않았다. 니켈의 도금 공정에서 마그네슘 안티모나이드가 침식되었기 때문이다.

또한 장기적으로 마그네슘 안티모나이드에서 마그네슘이 빠져나가 에볼루션 바카라 무료 특성이 저하되는 문제를 근원적으로 차단할 수 있는 최적의 전극 물질 선정이 필요하기도 했다.

이에 주성재 박사팀은 니켈 대신 마그네슘&구리 호일을 전극으로 활용해 N형 마그네슘 안티모나이드에 효과적으로 접합하고, 개량된 에볼루션 바카라 무료 모듈을 손쉽게 제조하는 신개념의 금속화 공정 기술 개발에 성공했다.

1차적으로 마그네슘 호일 전극이 일종의 방어막 역할을 하며 열전반도체 내부 마그네슘의 손실을 막았고, 이를 전도성이 높은 구리 호일로 감싸 에볼루션 바카라 무료 특성이 유지되도록 만들었다.

무엇보다 건식공정에서 금속 호일을 에볼루션 바카라 무료반도체 위·아래에 직접 붙여 전극을 완성한다는 간단한 측면에서 재현성과 확장성이 높고, 기업들의 양산화에도 유리하다.

기존에는 분말 형태의 에볼루션 바카라 무료반도체 소재와 전극을 일일이 하나로 소결하는 방식이었기 때문에 시간과 비용이 많이 들었지만, KERI 기술을 통해서는 매우 간단하게 원하는 규격으로 에볼루션 바카라 무료반도체와 전극을 접합할 수 있다.

주성재 박사팀은 이러한 소재 합성 및 금속화 공정 기술을 기반으로, '하이브리드 에볼루션 바카라 무료모듈 시제품'까지 제작하고, 성능 검증까지 진행했다.

그 결과, 기존 비스무스 텔루라이드만을 사용했을 때보다 제조원가는 20% 이상 줄이면서 동등한 수준의 성능(온도차 100도 인가 시 출력밀도 0.1 W/㎠ 이상 확보)을 확인했다.

주성재 박사는 "에볼루션 바카라 무료 업계에서 마그네슘 안티모나이드의 장점은 알았지만 전극까지 만드는 금속화 과정이 어렵다 보니 실험실 수준에만 머무르고, 실용화에 필요한 모듈 단계까지는 가지 못 했었다"고 설명했다.

그러면서 "우리의 연구 성과는 금속화 과정에서의 한계를 극복했을뿐만 아니라, 기업들의 에볼루션 바카라 무료모듈 활용 접근성을 크게 높였다는 상용화 측면에서도 큰 의미가 있다"고 강조했다.

이번 연구는 KERI 기본사업(n-Mg3Sb2를 탑재한 저온에볼루션 바카라 무료모듈 개발)으로 진행됐으며, 연구 성과는 국내외 특허 출원을 마쳤다.

KERI는 에볼루션 바카라 무료을 통해 에너지 비용을 절감하려는 수요 기업을 발굴해 기술 이전에 나선다는 계획이다.

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