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그래핀으로 열전발전기 개발 가능해졌다

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그래핀으로 열전발전기 개발 가능해졌다

2013.05.08 17:40
그래핀의 폭을 줄이면 열전도율이 떨어진다는 사실 발견

  그래핀의 폭을 조절하면 열전도율이 변한다는 사실을 국내 과학자가 이끈 국제연구진이 밝혀냈다.

 

  한국표준과학연구원 양자측정센터 배명호박사가 주도하고 미국 일리노이주립대 연구진이 참여한 국제공동연구팀은 그래핀의 폭을 줄이면 열전도율이 떨어진다는 연구결과를  ‘네이처 커뮤니케이션지’ 4월 11일자에 발표했다.

 

  벌집 같은 육각형 얇은 판 형태의 탄소나노물질인 그래핀은 열 전도율과 전기 전도도가 뛰어나 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 문제는 그래핀 두께가 0.35 nm(나노미터, 1nm=10억 분의 1m)에 불과하기 때문에 주변 환경에 따라 열전도율이 민감하게 반응해 변한다.

 

  이 같은 사실에 주목한 연구진은 그래핀의 폭을 300nm에서 65nm로 줄이고 열전도율을 측정한 결과, 일반적으로 알려진 값보다 수십 배 이상 떨어진다는 사실을 발견했다.

 

그래핀에서 열전도율을 결정하는 포논의 이동형태 - 한국표준과학연구원 제공
그래핀에서 열전도율을 결정하는 포논의 이동형태 - 한국표준과학연구원 제공

  그래핀의 열전도율은 열 전달 입자인 ‘포논’의 이동속도에 따라 결정된다. 그런데 그래핀의 폭이 좁아지면 입자들이 이동하면서 테두리에 자주 부딪혀 열 전달 속도가 늦어지게 되는 것이다. 똑같은 수의 차가 4차선 도로를 달릴 때보다 1차선 도로를 달릴 때 속도가 느려지는 것과 마찬가지다.

 

  배 박사는 "이번 연구결과는 열을 오랫동안 보관해야하는 단열재나 온도차이를 이용해 전기를 만드는 열전발전기 등에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

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