한국과학기술연구원(KIST)은 김진상 전북분원장 연구팀이 체온을 이용해 반영구적으로 전기를 생산하는 고효율 유연 열전소자를 개발했다고 2일 밝혔다. 개발한 소자는 유연한 실리콘 화합물 소재를 스펀지 형태로 만들어 열을 차단하고, 이를 뼈대로 활용해 소자 성능을 높였다.
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일반적인 열전소자는 딱딱한 세라믹 기판이 열전반도체를 지지하고 있어 굴곡이 있는 곳에 활용하기 어렵다. 유연 열전소자는 세라믹 기판 없이 유연한 고분자 소재가 열전반도체를 감싸기 때문에 쉽게 구부릴 수 있다. 이를 인체에 부착하면 반영구적으로 전기를 생산하고, 휴대용 에어컨으로 활용할 수 있어 인체 부착 전자기기 분야에서 주목을 받았다.
연구팀은 각설탕 위에 실리콘 화합물 액체를 부어 굳힌 후, 물에 설탕을 녹여 없애 스펀지 형태의 고분자 소재를 만들었다. 원래 설탕이 있던 자리는 미세한 공기 방울로 변해 열 차단 능력이 기존 소재 대비 50% 이상 높아져 열전달을 효과적으로 차단했다. 이 기판은 열전소자를 지지하는 뼈대로도 활용해 유연 열전소자를 개발했다.
연구팀이 개발한 유연 열전소자는 기존 유연 열전소자 대비 20% 이상 우수한 성능을 보였다. 또 유연 소자를 활용해 체온으로 LED도 점등했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘나노에너지(Nano Energy)’ 3월호에 게재됐다.