| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 가을 (11/07 ~ 11/09, 여수 디오션리조트) |
| 권호 | 24권 2호 |
| 발표분야 | 10. 여성위원회 특별세션-오거나이저: 윤희숙 박사(KIMS) |
| 제목 | Characteristics of thermoelectric materials synthesized by powder sintering process |
| 초록 | 열전기술이란 Seebeck 효과와 Peltier 효과를 이용하여 열에너지와 전기에너지를 서로 가역적으로 변환시켜 발전과 냉각에 활용하는 반도체 재료를 활용한 기술이며 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 친환경 에너지 기술의 하나로 주목을 받고 있다. 열전의 에너지 변환 효율은 무차원 성능지수(dimensionless figure of merit) ZT로 나타내며, ZT = [(σ α 2 ) T] / κ 로, 여기서 σ, α, T 및 κ는 각각 전기 전도도, Seebeck 계수, 절대 온도 및 열전도도를 나타낸다. ZT가 높을수록 높은 에너지 변환 효율을 나타내는데 이를 위해서는 열전 재료의 열전 효율을 향상시키는 것이 중요하다. 열전재료는 최고의 성능지수를 갖는 온도대역이 다르며, 실제 응용 분야가 많은 상온부근(300K-500K)에서는 Bi-Te계가 우수한 성능을 보이는 대표적인 물질로 알려져 있다. 열전은 p형 및 n형의 재료가 쌍을 이루어 직렬로 연결되어 구성되므로 ZT값을 향상시키기 위해서는 p형과 n형 모두의 성능 향상이 필요하나 Bi-Te계의 경우 p형의 성능이 비해 n형의 성능이 낮아 이를 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 열전성능을 향상시키기 위해서는 높은 전기전도도(σ)와 낮은 열전도도(κ)를 가진 소재가 요구된다. 전기전도도 향상을 위해 도펀트를 첨가하거나, 열전도도 제어를 위하여 소재의 나노구조화, 분산상 첨가 및 기공 제어 등의 연구가 활발하게 이루어 지고 있다. 지금까지 Bi-Te계 열전재료는 주로 단결정 성장법으로 제조되어 왔다. 이는 상용 소재로 활용 가능한 열전성능을 보여주고 있으나 열전 효율을 향상 시키기 위한 방법으로써 전기전도도 및 열전도도 제어에 있어 한계점이 있다. 분말법을 이용한 열전재료의 경우 격자 및 계면 제어를 통해 전기전도도 및 열전도도 제어가 용이하여 이를 활용한 성능지수 향상 연구가 많이 보고되고 있다. 본 발표에서는 n형 Bi-Te계 소재의 물성을 향상시키고자 분말소결 공정을 이용하여 소재를 합성하였고, 이러한 과정에서 열전도도 및 캐리어 농도 제어를 통한 열전 소재 물성 변화에 대해 보고하고자 한다. |
| 저자 | 구혜영, 하국현, 박민수 |
| 소속 | 재료(연) |
| 키워드 | <P>Thermoelectric materilas; Bi-Te; powder sintering</P> |
