노트북에서 나오는 열로 다시 노트북 충전한다

2016.12.21 18:00

 

GIB 제공
GIB 제공

 

노트북을 쓰다 보면 함께 발생하는 뜨거운 열기. 이 열을 모아 전기로 바꿔 다시 노트북을 충전할 수 있게 될 전망이다. 국내 연구진이 사람의 체온, 전자기기의 발열 등 버려지는 열을 전기로 바꾸는 열전소자를 일상에서 쉽게 쓸 수 있게 하는 기술을 개발했다.

 

고려대 제공
고려대 제공

김상식 고려대 전기전자공학부 교수(사진) 팀은 3000번 이상 구부려도 손상이 가지 않는 유연한 형태의 열전소자를 개발했다고 21일 밝혔다.

 

열을 전기로 바꾸는 열전소자는 이미 개발됐지만, 아직은 단단한 벌크(덩어리) 형태라 웨어러블 기기나 의료용 센서로 쓰기는 어려웠다. 이를 해결하기 위해 유기물로 열전소자를 제작하면 전기전도도가 낮아져 성능이 떨어진다는 한계가 있었다.

 

연구진은 실리콘 나노선을 유연한 기판 위에 그대로 올려두는 기법으로 이 문제를 해결했다. 이 기법은 기존 반도체 공정을 그대로 이용하기 때문에 생산 비용은 줄어들고, 대면적 제작이 쉽다는 장점도 있다.  

 

 

연구진이 제작한 소자의 실제 모습. - 고려대 제공
연구진이 제작한 소자의 실제 모습. - 고려대 제공

이렇게 제작한 소자는 열을 전기로 변환하는 성능이 14.2mW/m·K²(밀리와트 퍼 미터 켈빈제곱)으로 기존 유기물 소자보다 100배 이상 좋아졌다. 가는 나노선을 이용했기 때문에 전자의 이동이 자유로워져 전기전도도는 벌크용 실리콘 소자와 비슷한 수준으로 높지만, 열전도도는 5분의 1 이하로 낮아진 덕이다.

 

연구진은 소자가 구부려져도 열전소자의 성능 평가 지표인 ‘제백 계수’에 영향을 주지 않는다는 점 역시 확인했다. 3000번 이상 소자를 구부리며 출력 전압 변화를 관찰한 결과 큰 차이가 나타나지 않았다.

 

김 교수는 “열을 전기로 바꾸는 것이 어렵다고 알려진 실리콘 반도체를 이용해 고성능 열전소자를 제작한 첫 사례라는 의미가 있다”며 “폐열을 능동적으로 회수하는 기술로 노트북, 휴대폰, 의류, 의료기기 등에 광범위하게 응용 가능하다”고 말했다.

 

연구결과는 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)’ 5일자에 실렸다.

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