열전에너지 변환을 이용한 발전기 및 냉장고 제품의 상용화를 위해서는 에너지 변환효율의 정밀측정이 필수적이다. 현재, 수 밀리미터 이상의 크기에 대한 열전에너지 변환효율 측정기술은 널리 보급되었지만, 나노미터 크기 소재의 경우 일부 선진국에서만 측정기술을 보유하고 있었다.
이번 연구를 주도한 송재용 박사팀은 나노종합기술원의 나노미터급 반도체 공정기술을 활용하여 나노선, 나노판 등 100 나노미터이하 두께 소재에 열전에너지 변환효율을 측정할 수 있는 자체 마이크로 디바이스를 제작하여 나노소재의 열전에너지 변환효율을 측정하는데 성공했다.
열전에너지 변환효율을 구하기 위해서는 소재의 제벡계수, 전기전도도, 열전도도를 모두 측정해야 하는데 지금까지 나노소재의 경우, 작은 크기로 인해 국내 기술로는 위 세 가지 물성을 동시에 측정할 수 없었다.
순수 국내 기술로 개발한 이번 측정 기술은 나노미터 두께의 모든 나노소재의 열전에너지 변환효율 측정에 범용적으로 적용될 수 있게 개발된 기술이다.
연구팀은 진공 속에서 100 나노미터 두께 이하 금속 또는 반도체의 열전도도를 0.5 W/m·K(와트퍼미터켈빈)까지 측정하는데 성공했으며 이는 선진국인 미국과 유럽의 수준 (0.3~0.5 W/m·K)과 대등한 측정 능력이다.
이번 연구결과는 나노기술 전문 학술지인 나노스케일 5월호에 논문이 게재되었다.
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김수지 news@koreanewstoday.co.kr
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