[에너지데일리 변국영 기자] 우주산업에서 요구하는 초고신뢰성의 에너지 발전 시스템을 충족시켜줄 수 있는 핵심 요소기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국에너지기술연구원 에너지네트워크연구실 박상현 박사 연구진은 기존의 일반적인 중고온 열전소자에서 사용했던 고융점 금속기반의 금속화 기술이 가지는 성능적 한계를 극복할 수 있는 세계 최초 산화물 금속화층을 기반으로 한 ‘초고신뢰성 중고온 열전소자‘ 개발에 성공했다.
연구진이 세계 최초로 개발한 산화물 금속화층 기술은 고온에서 금속보다 상대적으로 안정한 전도성 인듐주석 산화물을 열전소재 표면에 적용해 금속화층을 형성하는 기술이다. 이 기술은 기존의 확산 열화문제를 최소화하면서 낮은 접촉저항의 우수한 특성도 동시에 달성했다.
특히 소자의 장기 신뢰성을 테스트한 결과 500도까지의 열반복 실험 시 기존 기술인 티타늄 기반 열전소자가 출력이 감소하는 반면 이 연구의 산화물 금속화층 기반 열전소자는 출력저하가 거의 없는 우수한 성능을 보였다. 또한 개발된 산화물 금속화층 소자는 기존의 티타늄 금속 기반 열전소자 대비 80% 정도 확산 열화를 억제시키는 탁월한 안정성을 확인할 수 있었다.
연구책임자인 박상현 책임연구원은 “이번에 개발된 산화물기반 중고온 열전소자 기술은 우주산업에서 요구하는 40∼50년 동안 지속 동작이라는 초고신뢰성의 에너지 발전 시스템을 충족시켜줄 수 있는 핵심 요소기술이며 특히 열전소자를 차별화된 국내 기술로 개발했다”며 “연구 성과를 기반으로 한국형 우주산업용 열전소자를 목표로 하는 후속 집중 연구를 수행한다면 중국 우주산업을 따라잡고 더 나아가 기술을 선도할 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 에너지 분야 유력저널인 어플라이드 에너지 머티리얼즈에 지난 2월 게재돼 학술적 가치를 인정받았다.
