![POSTECH 연구진이 속이 빈 실리콘 나노튜브 구조를 이용해 버려지는 열을 전기로 바꾸는 열전소자의 효율을 높였다. 사진은 실리콘 나노튜브 구조체와 나노 구조체 열 전달 특성 측정 템플릿. [사진=포항공과대학교]](https://cdn.hellodd.com/news/photo/202606/112064_336202_344.jpg)
포항공과대학교(POSTECH·총장 김성근)는 전자전기공학과·IT융합공학과 백창기 교수 연구팀이 속이 빈 실리콘 나노튜브 구조를 이용해 열전소자의 효율 한계를 개선할 수 있는 원리를 확인했다고 10일 밝혔다.
열전소자는 온도 차이를 이용해 전기를 만드는 장치로 공장 폐열 회수, 배터리 냉각, 우주 탐사선 전원 공급 등에 활용된다. 최근 인공지능(AI) 확산으로 데이터센터의 열 관리가 중요해지면서 폐열을 전기로 되돌리는 기술의 필요성도 커지고 있다.
열전소자의 성능을 높이려면 열은 잘 막고 전기는 잘 흐르게 해야 한다. 그러나 소재 구조를 작게 만들면 열 이동은 줄어드는 대신 전기 흐름도 함께 방해받는 문제가 생긴다. 연구팀은 이 딜레마를 속이 빈 나노튜브 구조로 풀었다.
속이 꽉 찬 실리콘 나노선과 속이 빈 실리콘 나노튜브를 비교한 결과 나노튜브에서 약 70% 낮은 열전도도가 나타났다. 표면적 비율을 같은 조건으로 맞춰도 나노튜브는 약 33% 더 낮은 열전도도를 보였다. 속이 비어 있는 구조 자체가 열 이동을 추가로 억제하는 것이다.
이번 연구는 희소금속에 의존하지 않고 실리콘 기반 열전소자의 효율을 높일 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 반도체 제조 공정과의 호환성이 높아 데이터센터, 전기차 배터리, 산업 설비 등에서 나오는 폐열 회수 기술로 확장될 수 있다.
백창기 POSTECH 교수는 "국내 반도체 제조 공정 기술과의 호환성 덕분에 희토류 재료에 의존하지 않는 차세대 열관리 시장을 선도할 수 있을 것"이라고 말했다.