아주대학교는 임준원 물림학과 교수 연구팀이 열전소자의 효율을 결정하는 파워 팩터가 고체 블로흐파의 양자 기하학적 특성에 의해 조절됨을 세계 최초로 규명했다고 4일 밝혔다.
연구팀은 열전소자의 파워 팩터가 고체 블로흐파의 양자 거리에 크게 의존한다는 사실을 발견했다. 특히 고체의 띠 구조가 페르미 준위 근방에서 교차점을 형성할 경우, 양자 거리의 최대값을 증가시켜 파워 팩터를 최대 2배까지 향상시킬 수 있음을 입증했다.
열전소자는 열에너지와 전기에너지를 직접 변환하는 친환경 에너지 하베스팅의 핵심 기술이다. 공장·발전소의 폐열 활용, 자동차 폐열의 전기 변환, 웨어러블 기기나 사물인터넷(IoT) 분야의 에너지원으로 주목받고 있다.
임준원 교수는 “기존과 본질적으로 다른 열전 효율 향상 방법론을 제시했다”며 “양자 거리 조절에 기반을 둔 신개념의 열전 신소재 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다.
김건우 교수는 “수송현상 속 양자물질의 기하학적 정보 발견으로 웨어러블 기기의 냉각 및 발전 소자 개발에 도움이 될 것”이라고 전했다.
이번 연구는 아주대 임준원 교수, 중앙대 김건우 교수, 도쿄대 오창근 학생이 공동으로 수행했으며, 글로벌 학술지 '어드밴스드 사이언스' 11월호에 게재됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
