KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 김성근, 김진상 전자재료연구단 박사팀이 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다고 16일 밝혔다.

주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 '열전 재료'는 부가적 장치 없이 직접 전기 생산이 가능해 신뢰성 있는 전력원으로 사용이 기대된다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 하지만 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. 

KIST 연구진은 기존 분말 형태의 열전 반도체인 '비스무스-텔루라이드(Bi-Te)' 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법을 접목했다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술해 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착해 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다.  

연구진에 따르면 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. 

김성근 박사는 "이번 성과는 실제 양산에 이용되는 반도체 공정을 접목 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 'ACS Nano' 최신호에 게재됐다.