김진상·백승협 KIST 박사팀
기계적 도핑·압출 공법 적용
기계적 도핑·압출 공법 적용
한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구단 김진상·백승협 박사팀은 기존 방식과 다른 기계적 도핑과 압출 공법으로 생산성을 높인 열전소재 제조 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
열전반도체는 주변의 열을 직접 전기 에너지로 바꾸거나 전기로 소재를 직접 냉각하는 역할을 하는 소자로, 냉온 정수기, 소형 냉장고 등에 주로 쓰이고 있다. 열전반도체에서 전자의 농도는 소재의 냉각 및 발전 능력을 좌우하는 중요한 요소다. 통상적으로 열전 반도체 내의 전자의 농도는 불순물을 첨가하는 도핑 기술이 사용돼왔다.
연구진은 기존 불순물 도핑 공정 대신 소재를 녹인 후 기계적으로 변형을 가해 전자농도를 조절하는 '기계적 도핑'을 적용했다. 또 압출 공법을 통해 열전 반도체 내 결정립 방향을 한 방향으로 정렬해 열전효율을 극대화했다. 이 열전재료 제조공법은 가격과 성능, 내구성 면에서 높은 경쟁력을 갖췄다고 연구진은 설명했다.
백승협 KIST 박사는 "열전 반도체에서 기계적 도핑 개념을 적용하면 원재료 순도와는 무관하게 최적 열전성능을 나타내는 맞춤형 도핑이 가능하다"며 "비슷한 결정 구조를 갖는 다양한 반도체 소재의 물리적 특성을 제어하고 안정적으로 생산하는 공정에도 적용될 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 소재 분야 국제 학술지 '악타 머티어리알리아(Acta Materialia)'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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