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연구진 단체사진(왼쭉부터 김수민 인턴연구원, 구은아 학생연구원, 박상현 박사) / 에너지연 제공

[투데이에너지 임자성 기자] 한국에너지기술연구원(이하 에너지연) 수소연구소 박상현 책임연구원팀이 열전소자의 성능 측정 장비 오차를 바로잡는 ‘표준 교정 열전소자’를 국내 최초이자 세계 두 번째로 개발하는 데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 성과는 그동안 일본이 독점해온 표준 교정 열전소자 시장에서 기술 자립을 이룬 것으로, 기존 일본 제품보다 23.6% 높은 출력 전압을 기록하며 기술적 우위를 확보했다는 평가다.

독창적 3D 형상 제어 기술로 측정 정밀도 극대화

에너지연 연구팀은 열전소자의 성능 측정 시 장비마다 결과값이 달라지는 오차 문제를 해결하기 위해 3D 형상 제어 기술을 도입했다. 연구팀은 레그(Leg)의 열저항을 증가시키는 독창적인 구조를 고안하여 온도차에 의해 발생하는 전압인 제베크 계수를 극대화했으며, 이를 통해 측정의 정밀도를 대폭 향상시켰다.

이 기술은 국제 저명 학술지인 ‘ACS 어플라이드 매테리얼 앤 인터페이스’의 표지 논문으로 선정되며 학술적 가치를 인정받았다. 특히 이번에 개발된 표준 교정 열전소자는 구조적 진보성을 바탕으로 확장성이 높아 향후 다양한 열전소자 연구 분야에 영감을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

국제 표준 주도 및 반도체·AI 분야 확산 기대

에너지연은 이번 국산화 성공을 바탕으로 2026년 독일 항공우주센터(DLR) 및 일본 산업기술종합연구소(AIST)와 상호교차 평가(Round robin test)를 진행할 계획이다. 연구팀은 이를 통해 향후 열전소자 성능 측정 분야의 국제 표준 제정 절차에서 우리나라의 기술적 우위성을 확고히 한다는 구상이다.

박상현 책임연구원은 이번 성과가 열전발전뿐만 아니라 정밀 온도 제어가 필수적인 반도체 및 AI 산업의 열 관리 시스템 효율화에도 기여할 수 있다고 설명했다. 연구팀은 앞으로도 극한 환경에서 작동하는 성능 평가 기술 등 후속 연구를 통해 국가 신성장 동력 창출에 박차를 가할 예정이다.

■ 용어 설명

열전소자(Thermoelectric Device) = 열에너지를 전기에너지로 직접 변환하거나(발전), 전기에너지를 사용하여 냉각 또는 가열하는(냉각) 기능을 가진 반도체 소자

교정 열전소자(Reference Thermoelectric Device) = 열전소자 성능 측정 장비의 오차를 보정하기 위해 사용하는 기준 소자로, 정확한 성능 측정값을 제공하는 일종의 '표준 잣대' 역할을 함

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)