국내 연구진이 실리콘을 실처럼 얇게 뽑은 선으로 열을 전기로 바꾸는 기술을 개발했다.

김상식 고려대 전기전자공학부 교수팀은 수십 나노미터(㎚) 굵기의 실리콘 나노선으로 열을 전기로 바꾸는 반도체인 ‘열전 소자’를 세계 최초로 개발하는데 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 이번에 개발한 열전 소자는 각종 웨어러블 디바이스나 피부에 부착하는 의료용 센서의 전원으로 사용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

열전 소자는 소자 양 끝의 온도차를 이용해 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 일종의 반도체로 자동차 엔진이나 배기가스, 산업현장, 체온, 태양열 등 일상생활에서 버려지는 열을 재활용할 수 있어 신재생 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존에 개발된 열전 소자는 유연하지 않아 활용도가 떨어지고 전기 전도도가 낮아 전기발생 효율이 낮다는 문제가 있다.

이에 연구팀은 실리콘을 수십 나노미터 굵기의 실 형태로 뽑아 자유자재로 구부릴 수 있는 열전 소자를 개발했다. 이번에 개발한 실리콘 기반 열전 소자는 반도체 개발에서 널리 쓰이고 있는 ‘CMOS 공정’을 활용할 수 있어 바로 상용화도 가능할 것으로 기대되고 있다.

이번에 개발된 나노 실리콘선은 전기 전도 효율이 높고 구부린 상태에서도 열을 전기로 바꾸는 성능이 기존의 것보다 100배 이상 높은 것으로 나타났다.

김 교수는 “이번 연구는 열을 전기로 바꾸기 어렵다는 실리콘 반도체를 기반으로 고성능 유연 열전모듈을 최초로 개발한 것으로 사람의 체온이나 컴퓨터의 열기 등 버려지는 열을 전기 에너지로 바꿀 수 있게 됐다”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr