오토메이션월드-대한민국 1등 산업매거진 '자동화기술'

기술자료 초소형 열전 모듈 생산 기술 개발...“IoT·웨어러블기기 시대 열릴 수 있어”

헬로티 이동재 기자 | 열을 전기로 바꾸는 열전 발전기를 손톱보다 더 작게 만드는 기술이 개발됐다. UNIST 신소재공학부의 손재성·채한기 교수팀이 열전 발전기내의 열전 모듈을 수백 마이크로미터 크기로 작게 만드는 데 성공했다. 개발된 열전 발전 모듈을 초소형 전자기기에 적용하면, 독립적 구동이 가능해 사물인터넷이나 무선 센서, 착용하는 전자기기의 시대가 본격적으로 열릴 수 있다. 열전 발전 모듈은 평편한 필름 형태 보다는 폭은 좁고 길이는 긴 필라멘트 형태가 더 좋다. 발전기 최대 출력이 모듈 내부의 온도차에 비례하기 때문이다. 하지만 기존에는 3D 구조인 필라멘트 형태를 마이크로미터 단위로 작게 제작할 기술이 없었다. 연구팀은 3D 직접 잉크 쓰기(3D direct ink writing) 기술에 주목했다. 3D 직접 잉크 쓰기 기술은 손 글씨를 써내듯 정교한 동시에 미세한 입체 구조를 만들 수 있는 기술이다. 3D 직접 잉크 쓰기에 적합한 열전 소재 잉크 개발이 관건이었는데, 열전 소재 입자 크기와 그 분포를 조절해 고점도의 잉크를 만들 수 있었다. 또 입자 표면 전하 조절로 바인더를 첨가한 이후에도 점도 감소가 없었다. 강도 강화를 위해 넣는 바인더는

이동재 기자

2021-09-01 10:39

일반뉴스 고대 연구팀, 실리콘 열전모듈 최초 개발...웨어러블 디바이스, 메디컬 센서 등에 적용 기대

▲ 그림(a)는 실리콘 나노선 n형과 p형을 전기적으로 직렬연결하고 열적으로 병렬연결하여 모듈을 구성한 열전모듈 도식도이며, 이를 실제로 제작한 열전모듈의 광학 사진과 전자현미경 사진이 그림(b)임 [자료: 한국연구재단] [헬로티] 김상식 교수(고려대) 연구팀이 실처럼 가늘고 구부리기 쉬운 실리콘 나노선으로 열을 전기로 바꾸는 열전 모듈을 최초로 개발했다. 열전모듈은 반도체에 열을 가하게 되면 내부에 있는 전하는 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하게 되는데, 이러한 원리를 이용해 열을 전기로 바꾸는 소자이며 n형과 p형 반도체로 구성된다. 연구팀은 현재 사용되는 반도체 CMOS 공정을 이용해 정밀히 조절된 열전 특성을 갖는 단결정 실리콘 나노선을 제작하고 이를 구부러질 수 있는 기판에 적용한 고성능 유연 열전모듈을 구현했다. 연구팀에 따르면, 개발된 실리콘 나노선 열전모듈은 전자와 포논의 평균자유행로 차이를 이용해 전기전도도의 큰 손실없이 열전도도를 1/5 이하로 줄여서 열전변환 성능을 향상시켰다. 특히 구부린 상태에서도 열을 전기로 바꾸는 성능이 14.2mW/(m·K2)으로 나타났다. 이는 기존의 유기물 기반 유연 열전모듈보다 100배 이상 높

2016-12-26 09:00