삼성전자 종합기술원은 17일 폐열을 전기 에너지로 바꿀 때 변환 효율을 기존 7%에서 12%로 향상시킨 신소재인 인듐셀레나이드(In4Se3-x)를 개발했다고 밝혔다. 인듐셀레나이드를 이용한 열전 분야는 다양한 신재생 에너지 분야에 응용될 수 있다. 폐열을 활용한 발전은 자동차 산업에도 적용될 수 있다. 자동차는 60% 이상의 에너지가 열로 방출되는데 이는 고스란히 공기중으로 사라진다. 미국 GM과 독일 BMW 등 세계적인 자동차 제조업체들은 머플러에 열전재료를 입혀 폐열을 전기로 바꿔 다시 엔진의 보조 전력으로 사용하거나 차량 시트 냉난방 등에 활용하는 기술을 개발 중이다. 미국은 폐열 발전 기술이 향상되면 2014년께 차량의 연료 경제성이 10%가량 높아질 것으로 보고 있다.
온천 열로 전기를 만들기나 전자제품이 작동하면서 생기는 열을 모아 전기로 바꿔 전원을 끈 뒤에 전자제품의 열을 식히는 데 사용하거나 대기전력으로 사용하는 것도 상용화 단계다. 또 소각로·전기로 발전, 항공우주용 핵발전, 체내 의료용 전원, 군사용 독립 전원기기 등 열이 발생하는 모든 분야에서 활용할 수 있다.
얇은 막이나 나노와이어로 돼 있어 열전을 위한 온도차 유지가 어려웠던 기존 고효율 열소재에 비해 인듐셀레나이드는 열을 전기로 변화시키는 능력인 열기전력이 크고 열전도는 낮아 발열부와 냉각부의 온도 차를 크게 할 수 있어 열전 성능이 우수한 것으로 알려졌다.
미국이나 일본 기술보다 앞서는 고효율 신소재인 셈이다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학잡지 네이처(Nature)지 18일자 본판과 온라인에 게재됐다.
김효섭기자 newworld@seoul.co.kr
