국내 연구진이 신뢰성을 극대화한 중고온 작동 열전소자를 개발했다. 우주산업에 핵심 역할을 하는 에너지 부품 개발에 성공, 향후 관련 분야 발전에 이바지하게 됐다.
한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 박상현 에너지네트워크연구실 박사팀이 300~700도 중고온 열전소자 한계를 극복한 초고신뢰성 중고온 열전소자를 개발했다고 23일 밝혔다.
열전소자는 열에너지를 전기로 변환하는 에너지 소자다.
300~700도에서 작동하는 기존 중고온 열전소자는 장시간 동작에 애로사항이 있다. 티타늄과 같은 고융점 금속소재를 이용해 열전소재와 전극을 연결하는 금속화층을 형성하는데, 이것이 고온에서 열팽창과 수축을 반복해 균열이 발생, 소자가 파손되기도 한다. 또한 고온 장기간 동작 시 원소들 간 확산이 일어나 열전소재 열화나 소자 성능저하가 발생하기 쉽다.
연구진은 금속보다 상대적으로 안정화된 전도성 인듐주석 산화물을 활용했다. 이를 열전소재 표면에 적용, 금속화층을 형성했다. 이 기술로 기존 확산 열화문제를 최소화하면서 낮은 접촉저항 특성도 함께 구현했다.
연구진은 기존 티타늄 기반 열전소자 대비 80% 정도 확산 열화를 억제하는 것을 확인했다. 이번 성과를 토대로 한국형 우주산업용열전소자 개발을 목표로 후속 연구를 수행하면, 중국 우주산업을 따라잡고 관련 분야를 선도할 기회를 잡을 수 있을 것으로 보고 있다.
박상현 박사는 “이번에 개발한 산화물기반 중고온 열전소자 기술은 우주산업에서 요구하는 '40~50년 지속 동작'이라는 초고신뢰성 에너지 발전 시스템에 필요한 핵심 요소기술”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
