울산과학기술원(UNIST)과 아주대학교 공동연구팀은 기존 소재보다 10배 이상 전기가 잘 통하는 필름 형태의 고분자 열전소재를 개발했다고 12일 밝혔다.
UNIST에 따르면 화학과 김봉수 교수팀은 아주대 김종현 교수팀과 함께 고분자 열전소재의 분자량을 늘리는 방법으로 전기전도도를 획기적으로 개선한 열전소재(PDFD-T) 필름을 만들었다.
열전발전은 소재 안과 밖의 온도 차가 크고 전하가 잘 흐를수록 잘 된다.기존 고분자 열전소재는 온도 차를 크게 유지할 수 있지만, 전하가 잘 흐르지 않아 상용화가 쉽지 않았다.
공동연구팀은 기존 필름 형태 열전소재가 첨가제(도핑제) 때문에 필름의 결정성이 떨어지는 문제점을 분자량을 늘리는 방법으로 해결했다. 결정성은 고분자 사슬들이 규칙적으로 배열된 성질로, 결정성이 높은 고분자 필름은 전하가 잘 통한다. 첨가제는 고분자 사슬 사이로 침투해 결정성을 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다.
분자량이 큰 고분자 열전소재 필름은 분자량이 작은 소재보다 10배 이상 전기전도도가 향상됐다고 연구팀은 설명했다. 열전소재가 생산할 수 있는 전력량을 직접적으로 가늠할 수 있는 지표인 파워팩터도 기존 소재보다 2배 이상을 기록했다.
김봉수 교수는 “고분자의 분자량이 열전 성능에 미치는 영향을 최초로 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”며 “전기전도도를 개선할 수 있는 새로운 고분자 열전소재 설계 전략을 제시했다”고 말했다.
이번 연구에는 고려대, 한국외대, 중앙대 연구진도 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스' 온라인판에 5월 25일 발표돼 정식 출판을 앞두고 있다. 연구 수행은 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
