우주탐사선·위성체 핵심 에너지 부품 기술 국산화 성공

에너지연, 고온에서 성능 떨어지는 기존 열전소자 한계 극복

산화물 금속화층 기반 중고온 열전소자 [에너지연 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 김소연 기자 = 한국에너지기술연구원(에너지연)은 에너지네트워크연구실 박상현 박사팀이 우주탐사선이나 위성체 구동을 위한 핵심 부품인 중고온 열전소자의 안정성을 높이는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

열전소자는 열에너지를 전기로 변환하는 소자다.

섭씨 300∼700도에서 작동하는 중고온 열전소자는 우주탐사선, 위성체 등에서 방사성 동위원소 열발전기(RTG)가 만드는 열에너지를 전기로 변환해 탐사선 등을 구동시키는 핵심 부품이다.

우주탐사선이나 위성체 특성상 30∼40년 동안 안정적으로 열전소자를 구동시키는 게 중요하다.

티타늄 등으로 금속화층을 형성한 기존 열전소자는 장기간 고온에서 팽창과 수축을 반복하면 파손되거나 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

인듐주석 산화물 적용된 열전소자의 열사이클 장기 신뢰성 테스트 결과 [에너지연 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 금속보다 고온에 상대적으로 강한 전도성 인듐주석 산화물을 열전소재 표면에 적용하는 방법으로 이런 한계를 극복했다.

온도를 100도에서 500도로 바꾸는 실험을 500회 이상 반복해도 열전소자 출력이 거의 떨어지지 않았다.

기존 티타늄 기반 열전소자는 1% 이상 출력 저하를 보였다.

박상현 책임연구원은 "미국과 러시아만 보유한 RTG와 중고온 열전소자 핵심 기술을 국내에서 독자적으로 개발한 것"이라며 "이번 성과를 기반으로 한국형 우주 산업용 열전소자를 개발해 우주산업 선진국을 따라잡겠다"고 말했다.

연구 성과를 담은 논문은 지난 2월 국제 학술지 '어플라이드 에너지 머티리얼즈'(ACS Applied Energy Materials)에 실렸다.

soyun@yna.co.kr

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