경북대학교 나노신소재공학과 노종욱 연구팀이 자성 나노입자를 활용해 열전소재의 고온 성능 저하를 줄일 수 있는 기술 전략을 제시했다.열전소재는 전기를 이용해 냉각과 가열을 동시에 구현할 수 있는 기능성 소재로, 반도체와 정밀 센서 등 전자기기 냉각 분야에서 활용되고 있다. 그러나 대표 소재인 비스무트-안티모니-텔루륨(Bi-Sb-Te)계는 온도가 높아질수록 전하 흐름이 불안정해지면서 성능이 급격히 떨어지는 한계가 있었다.연구팀은 철(Fe)과 코발트(Co) 기반 자성 나노입자를 소재 내부에 분산시키는 방식으로 문제 해결에 나섰다. 미세한 자성 입자가 ‘나노 자석’ 역할을 하며 고온에서 불필요한 전하 이동을 선택적으로 제어하도록 설계한 것이다.실험 결과 자성 나노입자가 적용된 소재는 고온 환경에서도 성능 저하가 감소하는 것으로 나타났다. 특히 철 나노입자를 적용한 경우 약 210℃에서도 기존 소재보다 약 50% 높은 열전 성능을 유지했다.연구팀은 이번 성과가 단순 첨가 방식이 아닌 자성을 활용해 소재 내부 전하 흐름을 조절했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.노종욱 교수는 “자성 나노입자를 이용해 열전소재 내부 전하 흐름을 선택적으로 제어할 수 있는 가능성을 확인했다”며 “향후 반도체와 정밀 센서 등 첨단 산업 분야의 고효율 냉각 소재 개발에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구는 한국연구재단과 과학기술정보통신부 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials 4월호에 게재됐다.또 연세대학교 이규형 교수팀과 서울시립대학교 김현식 교수팀이 공동 연구에 참여했으며, 경북대 예성욱 박사과정생과 미국 Northwestern University 허민수 박사과정생이 공동 제1저자로 이름을 올렸다.
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