[그림 1] InfoMat 11월 표지 논문
[그림 2] 친환경적이고 경제적인 구리 황화물(CuS) 열전 소재 대면적, 대량 생산 기술 개발
f
친환경적이고 경제적인 구리 황화물(CuS) 열전 소재 대면적, 대량 생산 기술 개발
친환경적이고 경제적인 구리 황화물(CuS) 열전 소재 대면적, 대량 생산 기술
황 용액
구리 이온
황 이온
나노구조 CuS
전사
황화 구리(CuS)
나노구조 성장
다양
한 기
판
결정성
구리
기판
열전 발전 시스템
결정성 구리 기판
나노
구멍
열 전달
입자 산란
① 복잡한 합성 불필요 → 대량 생산
가능 (용액에 담근 후 꺼내면 완성)
② 정밀한 구조로 성장 조절 →
원하는 형태 제작 가능
③ 스티커처럼 떼서 부착 →
다양한 제품에 적용 가능
친환경적 소재 사용
+
경제적
/간단 공정 제작
↓
미세한 구멍들이
열 전달 입자 이동 방해
,
구역별 온도 차 유지
↓
열
-전기 변환 성능 향상
친환경적 소재 사용
+
경제적
/간단 공정 제작
↓
미세한 구멍들이
열 전달 입자 이동 방해
구역별 온도 차 유지
↓
열
-전기 변환 성능 향
[그림 3] 다양한 기판 위에 전사(옮겨서 붙여넣기) 가능해 활용성이 높은 나노 구조 CuS 박막 열전 소재
f
다양한 기판 위에 전사(옮겨서 붙여넣기) 가능해 활용성이 높은 나노 구조 CuS 박막 열전 소재
다양한 기판 위에 전사(옮겨서 붙여넣기) 가능해 활용성이 높은 나노 구조 CuS 박막 열전 소
A4 paper
Wiper
PDMS
Cel ulose mem-
brane
PI
Transferred CuS
Transferred CuS
Transferred CuS
Transferred CuS
Cel ulose
A4 Paper
Wiper
PDMS
1 cm
10 µm
Transferred CuS
PI
[그림 4] 공정 조건 제어를 통한 나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 성장 형태 조절
f
공정 조건 제어를 통한 나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 성장 형태 조절
공정 조건 제어를 통한 나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 성장 형태
20 wt%
농도 황 용액
40 wt% 농도 황 용액
10 µm
4 µm
20 µm
120
초
10
초
120
초
1,800
초
40 wt%
농도 황 용액에, 2분 동안 구리 기판을 담근 경우,
열 전달을 방해할 수 있는 원하는 형태의 구조로 성장
40 wt%
농도 황 용액에, 2분 동안 구리 기판을 담근 경우
열 전달을 방해할 수 있는 원하는 형태의 구조로 성장
[그림 5] 나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 열전 발전 시스템 성능
f
나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 열전 발전 시스템 성능
나노 구조 CuS 박막 열전 소재의 열전 발전 시스템
ΔT = 14 K
ΔT = 18 K
ΔT = 23 K
ΔT = 30 K
ΔT = 40 K
2 cm
P
Max
~ 4 μW
나노구조 CuS 박막 열전 소재
기반 열전 발전기
전극
CuS
유연 기판
40
도 온도 차이에서 전력밀도
~ 1.3 mW cm-2
고온부
저온부
CuS
열전 발전기 모식도
CuS
열전 발전기를 통한 전력 생성
CuS
열전 소재 12개를
직렬 연결해 만든
소형 열전 발전기
CuS 소재 12개 직렬 연결한 간단한 구성의 열전 발전기(가로 2cm 크기)로,
40℃ 온도 차이에서 1 제곱센티미터 당 1.3 밀리와트 발전
→ 저전력 온도 감지 센서 작동 가능 수준
CuS 소재 12개 직렬 연결한 간단한 구성의 열전 발전기(가로 2cm 크기)로
40℃ 온도 차이에서 1 제곱센티미터 당 1.3 밀리와트 발전
→ 저전력 온도 감지 센서 작동 가능 수준
10
15
20
25
30
35
40
45
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
P
o
w
er
d
en
si
ty
(
m
W
c
m
-2
)
Temperature Gradient (K)
0
1
2
3
4
5
O
utp
ut
po
w
er
(
W
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
50
100
150
200
250
P
ot
en
tia
l (
m
V
)
Current (A)
[그림 6] 온도 탐지 및 항균 기능을 갖춘 다기능성 CuS 박막 소재 기반 스마트 글러브
f
온도 탐지 및 항균 기능을 갖춘 다기능성 CuS 박막 소재 기반 스마트 글러브
온도 탐지 및 항균 기능을 갖춘 다기능성 CuS 박막 소재 기반 스마트 글러
온도 탐지 및 항균 기능을 갖춘 CuS
배터리 없이 작동되는 무선 통신 모듈
1.
온도 탐지 기능
2.
항균 기능
10 µm
1 cm
스마트
글러브
대장균 박멸
(d ≈ 11.94 µm)
25
℃
50
℃
75
℃
50
℃
25
℃
유선
무선
30
분
20
분
50
분
10
분
40
분
대장균
온도 탐지 성능
항균 특성
0
250
500
750 1000 1250 1500 1750
0
20
40
60
80
100
R
/R
0
(
%
)
Time (s)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
V
-V
0
(V
)
[그림 7] 주요 연구진 사진 (왼쪽부터 화학연 조동휘 선임연구원(교신저자), 이정오 책임연구원(교신저자), 고려대
전석우 교수
(교신저자), 화학연 이예리 선임연구원(공동1저자), 화학연 이건희 박사후연구원(공동1저자), 고려대
최명우 연구교수
(제1저자))
화학연 조동휘 선임
연구원(교신저자)
화학연 이정오 책임
연구원(교신저자)
고려대 전석우 교수(
교신저자)
화학연 이예리
선임연구원(공동1저
자)
화학연 이건희 박사후
연구원(공동1저자)
고려대 최명우
연구교수(공동1저자)
