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나노 구조 열전 소재의 최근 연구 동향 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.18 no.4, 2015년, pp.56 - 63  

손재성 (UNIST 신소재공학부)

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문제 정의

  • 본 특집기고에서는 간략하게 나노 구조 열전 소재의 최근 동향에 대해서 살펴보았다. 상술한 바와 같이 나노 구조화 기법은 열전 소재에 도입되어 약 50여 년간 정체 되어 있던 벌크 소재의 열전 성능 지수를 혁신적으로 상승시키는 새로운 패러다임으로 자리 잡았다.
  • 하지만, 최근 나노구조체의 도입이 열전 소재의 에너지 변환 효율 혁신적으로 증가시킨다는 결과가 잇따름에 따라 나노 구조 열전 소재에 대한 연구는 열전 소재 분야의 기술적 과제를 해결할 수 있는 새로운 가능성을 제시하며 기술 혁신의 원동력으로 떠오르고 있다. 본 특집기고에서는 열전 소재 분야에 새로운 패러다임으로 자리 잡은 나노 구조 열전 소재의 최근 연구 동향에 대해 기술하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열전 소자의 구조는? 열전 효과를 이용한 에너지 변환 기술은 단위 열전 소자가 직렬로 연결된 열전 모듈에서 구현된다. 열전 소자는 n형 열전 반도체와 p형 열전 반도체가 직렬로 연결된 형태로 (Fig. 2), 세라믹 절연 기판-전극-열전 반도체-전극-세라믹 절연 기판의 비교적 간단한 형태의 구조를 가진다. 용도에 따라 단위 열전 소자는 다양한 형태의 열전모듈로 제작되어 실제 제품으로 이용되고 있다.
제백 효과는 어떻게 발견되었는가? 열전효과는 1821년 독일의 물리학자인 Thomas Johann Seebeck에 의해 발견된 효과로 Seebeck은 비스무트(bismuth)와 구리(copper)를 연결한 원형 서킷에 열을 가했을 경우 서킷 내부에 위치한 나침반의 방향이 바뀌는 현상을 발견하였다 (Fig. 1).
열전소자란? 최근 각광받고 있는 다양한 친환경 에너지원 중 열전소자는 열전 소재를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 장치로 다양한 열에너지를 이용한 발전이 가능한 장치이다. 과거에 열전소자는 그 효율과 경제성이 기존의 에너지원에 못 미쳐왔기 때문에 그 응용 범위가 우주선의 전력공급 장치, 무선통신기의 전원공급 장치, 군사용 동력공급 장치와 같은 특수 환경에서의 발전 장치 또는 소형 냉각장치에 머물렀다.
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참고문헌 (13)

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