왼쪽부터 이현욱 교수, 최아름 연구원, 송유엽 연구원.

[대학저널 온종림 기자] UNIST(울산과학기술원) 에너지화학공학과 이현욱, 서동화 교수팀은 싱가포르 난양공대 이석우 교수팀과 TREC 시스템의 에너지 변환 효율을 높이는 핵심 인자를 밝혀냈다고 27일 밝혔다.

 

이 교수연구팀은 또한 100도 이하의 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지만으로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템 개발했다. 차세대 웨어러블 이차전지 개발에 한 발 다가설 수 있을 것으로 기대된다.

TREC(열전 이차전지)는 현재 널리 사용되고 이차전지와 동일한 구조를 가진 에너지 변환 시스템이다. TREC을 활용하면 체온이나 낮과 밤 온도 차이로도 소량의 에너지를 충전할 수 있다.

이 교수연구팀은 다양한 방식으로 TREC을 활용하고자 에너지 변환 효율 향상법을 연구했다. 양극 소재 내부의 물질 구조가 어떤 영향을 미치는지 분석하고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결과를 확인했다. 동일한 성분의 전해질을 가진 TREC 시스템 중 가장 효율이 높은 시스템을 디자인해 다양한 온도 조건에서 성공적으로 구동됨을 확인했다.

소재가 갖는 물 분자 수가 적을수록 양극 소재 구조의 대칭성이 증가해 물 분자 근처의 전이 금속과 리간드의 결합이 강화되는 것을 확인했다. 이같은 구조적 변화는 큰 진동에너지를 가진 A1g 진동모드를 활성화하고, 이에 따라 구조 진동 엔트로피가 커지게 되는 것을 밝혔다. 엔트로피 변화는 온도계수의 크기와 밀접한 관계가 있으므로 결과적으로 TREC 시스템의 효율을 향상할 수 있었다.

제 1저자 최아름 UNIST 에너지화학공학과 연구원은 “본 연구를 통해 TREC에 사용되는 소재 자체의 특성이 TREC의 에너지 전환 효율에 큰 영향을 준다는 것을 밝혀냈다”며 “앞으로 TREC 연구가 나아갈 새로운 방향을 제시하는 의미가 있는 연구이다”고 설명했다.

이번 연구 결과는 에너지·재료 분야 국제학술지 어드밴스드 머터리얼즈에 7월 3일 자로 온라인 게재됐다.
 

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