• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.695-695
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• 2013

양단간의 온도차를 이용한 열전 발전 및 펠티어 효과를 이용한 열전냉각 소자는 전기와 열의 직접적인 변환으로 활용도가 높아 차세대 에너지 연구 분야로 각광 받고 있다. 열전 소자의 성능 척도는 성능지수 Z (Figure of Merit)로 나타내며, Seebeck 계수 및 전기전도도, 열전도도의 관계로 주어지게 되고 재료의 물성치가 소자의 성능에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 열전재료의 성능을 높이는 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 최근 에너지 밴드 구조를 조절하여 Seebeck계수의 향상을 시도하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이는 페르미 레벨근처에 도핑 된 원자들이 Density of states에 추가로 준위를 형성하여 Seebeck 계수 향상을 가능하게 한다. 본 연구에서는 상온용 열전 물질인 $Bi_2Te_3$에 Iodine 도핑을 통한 열전 성능 변화를 고찰하고자 한다. $Bi_2Te_3$는 유기금속 화합물 증착 방법으로 성장하였고 기판으로 $4^{\circ}$기울어진 GaAs를 사용 하였다. 전기적 특성은 Seebeck 측정 및 Van der Pauw법에 의한 Hall measurement 방법으로 분석하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.24 no.7
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• pp.10-17
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• 2011

현재 개발 중인 Chalcogenide계 열전재료 중에서, 이방성 재료인 Thallium chalcogenide, Alkalimetal bismuth chalcogenide, Bismuth telluride와 등방성 재료인 Lead telluride, Silver antimony telluride, TAGS, LAST 및 SALT를 소개하였고, 이 재료들에 대한 연구 동향을 살펴보았다. Chalcogenide는 S, Se, Te 및 다른 원소와의 다양한 조합에 의해, 넓은 온도범위에서 열전재료로 응용하기 위한 밴드갭 에너지의 조절이 가능하다. 또한 합성공정에 따른 상변태, 석출 등 구조변화에 따른 열전특성의 변화를 기대할 수 있어 열전재료 개발 초기부터 활발한 연구가 진행되어 왔다. 과거의 전통적인 Chalcogenide계 열전재료뿐만 아니라, Chalcogenide계 열전 신소재에 대해서도 살펴보았다. Chalcogenide는 전자적, 광학적, 열적 성질 등 특성이 독특하고 변화가 무궁무진하여 아주 매력적이기 때문에, 앞으로도 계속 열전재료로서 각광받는 물질군으로 판단된다. 그림 11에 현재까지 ZT의 최댓값이 1이 넘는다고 보고된 열전재료의 성능지수를 요약하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.2267-2268
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• 2008

에너지 문제가 국제적인 이슈로 떠오르고 있는 가운데 열에너지와 전기에너지 사이의 에너지 변환 현상, 즉 열전효과를 이용한 열전발전은 최근 여러 국가에서 연구가 활발히 진행 중이다. 경사기능성 재료(FGM)란 기존의 물질들에 경사적인 특성 변화를 주어 새로운 물질로 탄생시킨 개념으로, 이 논문에서는 그동안 발표된 열전변환재료들의 열전변환특성을 이용하여 경사기능성재료를 구성하여 보았다. 또한 구성한 경사기능성재료와 단일재료를 이용하여 기본적인 열전발전회로에 적용시켜, 변환효율을 계산하여 보았다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 경사기능성 열전변환재료와 단일 물질의 변환 효율을 비교하였으며, 경사기능성 열전변환재료가 단일 열전변환재료보다 뛰어난 성능을 갖고 있음을 유도하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.450.1-450.1
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• 2014

열에너지를 전기에너지로 변환하거나 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는 열전 변환 기술이 주목받고 있다. 열전 변환 효율은 성능지수($ZT={\alpha}^2{\sigma}T{\kappa}^{-1}$)로 평가되며, 여기서 ${\alpha}$, ${\sigma}$, ${\kappa}$, T는 각각 열전재료의 제벡계수, 전기전도도, 열전도도 및 절대온도이다. 따라서 우수한 열전재료는 높은 제벡계수와 전기전도도 그리고 낮은 열전도도를 가져야 한다. Bismuth telluride는 상온영역에서 성능지수가 높은 재료로서, $Bi_2Te_3$에 $Bi_2Se_3$와 고용체를 형성하면 원자의 치환으로 포논산란에 의해 열전도도가 낮아지고, 도핑으로 전기적 특성을 조절하여 성능지수를 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 진공밀폐 용해법으로 $Bi_2Te_{2.85}Se_{0.15}:I_m$ (m=0.0~0.045) 고용체를 합성하여 상분석을 실시하고, 전자 이동특성 및 열전 특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.112-115
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• 2011

본 연구는 분자동역학 전산모사를 통하여 나일론 6 고분자재료 및 나이론 6 고분자재료를 기지재료로 사용하는 나노복합재에 대하여 인장하중을 부여하고, 인장에 의하여 발생하는 구조적 변화 및 물질의 구조적 특성과 열전도 특성 사이의 상관관계를 규명하였다. 나노복합재의 열전도특성을 변화시키는 주요 인자로는 나노입자, 인장에 의한 고분자 사슬의 배열 변화, 자유부피(free volume)의 변화이다. 고분자 사슬이 열전달 방향으로 배열될 경우 음양자(phonon)의 흐름을 가속화하여 열전도특성이 증가하며, 반면 자유부피의 증가는 음양자의 산란을 증가시켜 열전도특성이 저하된다. 따라서 서로 상반작용을 하는 두 인자가 복합적으로 작용하여 열전도 특성을 결정한다. 인장 하중이 부여됨에 따라 시스템의 열전도특성이 증가하며, 각 시스템의 증가 정도는 시스템의 구조적 특성에 따라 서로 다르다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.577-583
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• 1998

직접 접촉에 의한 응축 열전달은 혼합증기의 레이놀즈수, 비응축 가스(공기)의 질량비, 액막의 레이놀즈수, 그리고 액막의 과냉 정도에 따라 영향을 받게 된다. 이러한 변수들의 영향을 고찰하기 위하여 본 연구에서는 수평면으로부터 87˚ 기울어진 수직 사각 덕트에서 직접 접촉 응축 열전달 실험을 수행하였다. 위의 각 실험 변수에 따른 평균 열전달 대수의 변화를 고찰하였으며, 실험결과로부터 혼합증기 레이놀즈수, 비웅축 가스의 질량비, 액막 레이놀즈수, 그리고 제이콥수를 변수로 하여 직접 접촉 응축 열전달에 대한 평균 누셀트수에 대한 실험 상관식을 도출하였다. 혼합증기의 직접 접측 웅축 열전달에 대한 평균 열전달 계수는 비응축 가스의 질량비가 증가할수록 현저히 증가함을 보였으며, 액막의 과법 정도가 증가할수록 평균 열전달 계수는 감소하였다. 그리고 혼합증기의 레이놀즈수가 30,000 이상의 템위에서는 액막 레이놀즈수의 변화에 따라 평균 열전달 계수의 변화가 거의 없었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.159-159
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• 2016

세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며, 이들 중 열전 재료는 열 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있는 열전 재료가 각광 받고 있다. 그 중, 박막 형태의 열전 재료는 벌크 형태에 비해 나노 구조화가 용이하여 열전 특성을 향상 시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 특히, 박막형 열전 소자는 정밀 온도 제어가 가능하며, 소형화 기기의 응용이 가능하여, 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결 할 수 있어 더욱 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체는 기존의 화합물 반도체인 Pb-Te, Bi-Te 등의 기존의 재료에 비해 낮은 독성을 가진다. 또한, 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 가능하다는 장점을 가진다. 열전재료의 효율은 열전 성능 지수(ZT)와 Power factor(PF)로 평가된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.123.1-123.1
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• 2010

수평형 지중열교환기의 최적설계를 위해서는 되메움재의 광물특성 및 입자크기, 열전도도(thermal conductivity), 열용량(heat capacity)등과 같은 열적 특성을 파악 하는 것은 중요하다. 수평형 지중 열교환기용 되메움재의 열전도도를 파악하기 위해 비정상 열선법을 적용한 QTM-500을 사용하여 포화도에 따른 천연규사-물-공기 혼합물의 열전도도를 측정하였다. 측정된 열전도도를 개별요소법(Discrete Element Mothod)에 근거한 2차원 수치해석 프로그램인 PFC2D(Particle Flow Code in 2 Dimension)를 이용하여 비교 분석하였다. 수치해석에서는 혼합물의 건조밀도를 일정하게 유지한 상태에서 포화도에 따라 가상의 물 입자 개수를 변화시켰다. 개별요소법을 이용한 열전달 수치해석에서는 입자의 접촉을 통해 발생한 thermal pipe에 의해 열전달이 이루어진다. 이러한 thermal pipe의 열전도도는 접촉된 두 입자의 열전도도와 접촉면의 평균 열전도도를 고려하여 적용하였다.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.22 no.2
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• pp.108-115
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• 2013

This study was conducted to suggest a model to calculate the overall heat transfer coefficient of single layer covering for various greenhouse conditions. There was a strong correlation between cover surface temperature and inside air temperature of greenhouse. The equations to calculate the convective and radiative heat transfer coefficients proposed by Kittas were best fitted for calculation of the overall heat transfer coefficient. Because the coefficient of linear regression between the calculated and measured cover surface temperature was founded to 0.98, the slope of the straight line is 1.009 and the intercept is 0.001, the calculation model of overall heat transfer coefficient proposed by this study is acceptable. The convective heat transfer between the inner cover surface and the inside air was greater than the radiative heat transfer, and the difference increased as the wind speed rose. The convective heat transfer between the outer cover surface and the outside air was less than the radiative heat transfer for the low wind speed, but greater than for the high wind speed. The outer cover convective heat flux increased proportion to the inner cover convective heat flux linearly. The overall heat transfer coefficient increased but the cover surface temperature decreased as the wind speed increased, and the regression function was founded to be logarithmic and power function, respectively.

• Journal of the KSME
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• v.49 no.9
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• pp.35-39
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• 2009

열전현상을 열을 전기로 변환하거나, 전기를 열전현상(냉각현상)으로 변환하는 것이다. 열전소자는 안정적이고, 다양한 사이즈(나노$\sim$매크로)가 가능하나, 효율이 낮다. 최근 들어 나노기술이 도입되어 효율이 획기적으로 높아졌다. 이 글에서는 나노기술을 이용한 열전 재료의 연구 동향에 관하여 살펴보고자 한다.