한국세라믹기술원(원장 유광수)은 도환수 연구원과 이정우 부산대 재료공학부 교수가 '나노입자를 함유한 칼코젠화합물 합성기술과 소재'를 공동개발했다고 29일 밝혔다.
칼코젠은 주기율표 16족에 속하는 원소로 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔러륨(Te) 등과 산소족으로 불린다. 칼코젠 원소와 다른 족 원소나 전이금속을 조합한 소재가 칼코젠화합물이다.
나노입자를 함유한 칼코젠화합물은 1000℃에서 용융한 후 실온에서 급속 냉각해 열제어 공정을 거쳐 나노미터급 다양한 형상을 제조할 수 있는 소재다.
연구팀은 이론적으로 360~575℃의 특정 구간에서만 가능했던 형상 제조가 PbTe(납텔루라이드)를 적용해 합성하면 250~700℃로 확대된다는 사실을 확인했다. PbTe소재 내부에 나노입자를 분산시킨 후 PbTe와 나노입자의 균질한 계면 형성을 유도했다. 이어 선택적으로 열전도도를 제어해 나노입자 핵생성부터 성장과 상분리 메커니즘을 규명했다.
그 결과 전기적 특성은 유지한 채 열전도도는 낮은, 보다 향상된 성능의 열전소자를 만드는데 성공했다.
도환수 연구원은 “나노입자를 선택적으로 활용해 열에너지 효율을 제어할 수 있는 신소재를 개발한 것”이라며 “산업분야에서 버려지는 자동차 폐열 회수뿐 아니라 우주항공, 바이오 등에 적용 가능하다”고 말했다.
국내에서 버려지는 산업폐열의 10%를 발전으로 전환하면 전체 화력발전의 25%에 해당하는 전력을 생산할 수 있을 것으로 예측되고 있다.
이번 연구결과는 영국왕립화학회(RSC) 발행 국제학술지 '저널 오브 머티리얼스 케미스트리(JMCC) 4월호 후면 표지논문으로 게재됐다.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
