▲ 고분자 첨가제 없는 순수 무기물 섬유형 유연 열전소재 연구 개략도 및 실제 이미지(그림=KAIST)  © 특허뉴스

KAIST를 비롯한 한국 연구진이 극한의 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 혁신적인 열전 소재를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구는 체온을 이용해 전기를 생산할 수 있는 자가발전 소자, 스마트 의류, 웨어러블 센서 등 다양한 응용 가능성을 열어주는 유연 열전 소재의 새로운 장을 열었다.

KAIST 신소재공학과 정연식 교수와 기계공학과 박인규 교수 연구팀은 국립한밭대학교 오민욱 교수, 한국기계연구원 정준호 박사와 협력하여 ‘비스무트 텔루라이드(Bi2Te3) 열전 섬유’를 최초로 개발했다고 21일 발표했다. 이 열전 소재는 온도 차이를 전기에너지로 변환해 곡면형 열원이나 비정형 표면에서 효과적으로 열을 수확할 수 있다.

특히, 기존 세라믹 재료 기반 열전 소재의 취약점인 깨지기 쉬운 특성을 극복하고, 반복적인 구부림에도 뛰어난 기계적 유연성과 성능을 유지해 주목받고 있다. 연구팀은 무기 나노 리본을 실 형태로 꼬아 제작한 방식으로 열전 소재의 기존 한계를 돌파했다.

이 소재는 스마트 의류와 같은 웨어러블 기기뿐 아니라 산업 현장의 폐열을 재활용하는 에너지 수확 시스템에도 활용 가능성이 높다. 실제로 연구팀은 구명조끼에 열전 섬유를 내장해 에너지를 수집하는 시연을 성공적으로 마쳤다.

정연식 교수는 “이번 열전 소재는 차세대 에너지 수확 기술의 핵심이 될 것이며, 스마트 의류부터 산업 현장까지 광범위한 활용이 기대된다”고 강조했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈 9월 17일자 온라인판에 게재되었으며, 연구의 우수성을 인정받아 후면표지 논문으로 선정되었다. 논문명은 Flexible All-Inorganic Thermoelectric Yarns 이다.