나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 문홍철 교수(한국과학기술원) 연구팀은 열역학적 평형 조절을 통한 기존 N형 열전 갈바닉 소자*성능 한계 극복 기술을 구현

* 열전 갈바닉 소자 : 생성되는 전자 흐름의 방향에 따라 N형과 P형으로 구분 가능 네거티브(negative)를 의미하는 N형은 전자가 저온에서 고온 쪽으로, 포지티브(positive)를 의미하는 P형은 고온에서 저온 쪽으로 전자가 이동

● 연구팀은 스스로 산도(pH) 조절이 가능한 젤 소재를 개발하여 이온을 주요 전하 운반체로 사용한 이온성 열전 소자 중 한 종류인 열전 갈바닉 소자를 구현

● 또한, 연구팀은 개발한 젤 소재가 가역적 가교 결합을 기반으로 약 1700%의 우수한 신축성과 함께, 상온에서도 20분 이내에 99% 이상의 높은 자가 회복 성능을 구현할 수 있게 설계됨을 확인

● 연구팀이 개발한 개발된 N형 이온성 열전소자는 4.29 mV/K의 높은 열전력을 달성하였으며 1.05% 의 매우 높은 카르노 상대 효율* (Carnot relative efficiency)을 나타냄을 확인

* 카르노 상대 효율 : 이상적인 카르노 기관의 효율 대비 열전 갈바닉 소자의 실제 열전환 효율

● 본 연구는 존 N형 이온성 열전 시스템이 갖고 있던 한계를 극복할 수 있는 기술 개발에 해당하며 이는 체온을 활용한 전원 시스템 실용화를 앞당기고 웨어러블 소자 구동을 위한 핵심 요소 기술이 될 것으로 기대 

Energy & Environmental Science (2024.08.07.), Realizing a high-performance n-type thermogalvanic cell by tailoring the thermodynamic equilibrium

※ 한국연구재단과 과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업 지원