버려진 열, 전기로 바꾸다 창원대 은 셀레나이드 혁신 > 언론보도

국립창원대학교가 은 셀레나이드(Ag₂Se) 열전 소재의 제조 방식에 새로운 돌파구를 마련했다.

기존에는 고온·고압 공정이나 복잡한 소결 과정이 필수적이라 대량 생산과 형상 제어에 한계가 있었다. 그러나 이번 연구는 상압 조건에서 단순 열처리만으로도 고성능 벌크 소재를 구현할 수 있다는 점에서 주목된다.

국립창원대는 26일 첨단나노과학기술연구소 소속 정명훈 박사후연구원이 참여한 공동연구팀이 은 셀레나이드(Ag₂Se)를 보다 쉽고 확장 가능한 방식으로 제조할 수 있는 공정 전략을 제시했다고 밝혔다.


연구팀은 수용액 기반으로 합성한 Ag₂Se 분말에 과량의 셀레늄을 도입하고, 약 350도에서 열처리하는 방법을 적용했다. 이 과정에서 액상으로 전환된 셀레늄이 입자 사이의 빈 공간을 메우며 결정립 성장을 촉진해 치밀한 구조를 형성했다.

특히 Ag₂Se₁.₂ 조성 시료는 전기전도도가 크게 향상되면서도 낮은 격자 열전도도를 유지해, 393K에서 zT 0.927이라는 성능 지수를 달성했다. 이는 기존 대비 약 70% 향상된 수치다.



연구팀은 성능뿐 아니라 실제 적용 가능성에도 주목했다. 소재의 형상 순응성을 활용해 원통형 열전 발전 소자를 제작했는데, 곡면 열원과 직접 맞닿을 수 있어 평면형 대비 열 손실을 줄이고 안정적인 출력을 확보했다. 실험에서는 25.3K의 온도 차에서 최대 163.1㎼의 출력을 확인했다.

정명훈 박사후연구원은 “이번 성과는 은 셀레나이드 기반 열전 소재를 단순하면서도 확장 가능한 공정으로 구현했다는 데 의미가 있다”며 “산업 폐열 회수, 곡면 배관, 웨어러블 기기 등 다양한 분야로 응용 가능성이 크다”고 강조했다.

이번 연구는 국립창원대 G-램프사업단, 한국화학연구원, 중소벤처기업부의 지원을 받아 수행됐으며, 국제저명학술지(Advanced Composites and Hybrid Material)에 게재됐다.