KIST, 1000℃ 고온 견디는 열복사 제어 소재 개발…우주·항공영역 활용 가능 : zum 뉴스

한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 김종범 나노포토닉스연구센터 선임연구원팀이 1000℃ 고온, 강한 자외선이 있는 환경에서도 광학적 특성을 유지하는 복사 스펙트럼 제어용 내화성 소재를 개발했다고 6일 밝혔다.

열복사는 온도를 지닌 모든 물체에서 방출되는 전자기파로, 이를 제어해 활용하면 전력 생산비용을 절감할 수 있다.

최근에는 우주와 항공, 열광 발전(TPV·뜨거운 물체에서 나오는 광자로 전기를 생산하는 방식) 등 극한 환경을 견디는 소재가 필요하다.

연구팀은 레이저 증착법으로, 란타넘을 도핑한 주석산염(LBSO)을 격자 변형(결정구조 뒤틀림, 수축, 팽창 등 변형)이 없는 나노단위 박막형태로 제작했다.

LBSO 소재는 1000℃ 고온과 9메가와트(㎿/㎠)의 강한 자외선 빛에 노출됐을 때도 성능을 유지했다.

LBSO 박막의 열처리 전, 후 표면 변화

LBSO 소재로 적외선 대역 파장만을 선택적으로 방출할 수 있는 다층 박막구조 기반 열복사체를 제작해 실험한 결과, 복합적인 구조에서도 박막형태일 때와 마찬가지로 열·빛에 대한 안정성을 가져 TPV 적용 가능성을 확인했다.

LBSO 소재를 사용하면 공기와 만나 산화하는 것을 막기 위한 추가 조치 없이도 열복사를 열광전기 셀에 전달할 수 있다.

연구진은 LBSO 소재가 열광발전 기술이나 산업용 장비에서 발생하는 폐열을 재활용하는 기술뿐 아니라, 자외선 노출에도 강한 내구성을 보인다는 점에서 우주·항공과 같이 극한 환경에서 강한 태양 빛 노출과 흡수로 발생하는 열을 관리하는 기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

김종범 선임연구원은 “LBSO 소재로 열광발전 상용화를 앞당겨 기후변화 및 에너지위기 대응에 기여할 것”이라고 밝혔다.

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