독자 개발 소재 적용, 기존 대비 강도 2.5배·냉각 효율 30% ↑
가전 저소음·슬림화, 통신 부품 온도 제어, 차량·선박 폐열 발전 가능
열전 반도체는 전기를 공급해 냉각·가열 기능을 구현하고 온도 차를 이용해 전력을 생산하는 부품이다. 열전 반도체에 전기가 흐르면 한쪽은 발열, 반대쪽은 냉각되는 '펠티어 효과(Peltier effect)'와 양쪽에 온도차를 주면 전력을 발생하는 '제벡 효과(Seebeck effect)'를 이용한다.
이번에 개발된 열전 반도체는 LG이노텍이 독자 개발한 나노 다결정 소재를 적용했다. 나노 다결정 소재는 10억분의 1미터 수준인 나노미터(nm) 단위의 초미세 결정 구조를 구현했다. 이를 통해 기존 단결정 소재 대비 2.5배 이상 강도를 높여 진동으로 소재가 깨지기 쉬운 차량·선박 등에도 적용이 가능하다.
또한 열저항을 최소화시킨 자체 모듈 구조를 적용해 단결정 열전 반도체 모듈 대비 냉각 효율을 30% 높여 동일 온도로 냉각시 소비전력을 최대 30%까지 낮출 수 있다.
열전 반도체를 냉장고·정수기 등 소형 가전에 장착하면 가전의 크기와 소음을 줄일 수 있다. 컴프레서 방식의 소형 냉장고 소음이 29dB이라면 열전 반도체 적용시 소음을 최대 19dB까지 낮출 수 있다. 방송국 스튜디오(20dB)보다도 작은 수준이다. 생활 가전의 크기도 컴프레서 방식 대비 최대 40%까지 작고 얇게 만들 수 있다.
또한 통신 분야에도 활용이 가능하다. 광 송·수신기 등 통신용 데이터 전송 장비에 열전 반도체를 적용하면 광통신 부품의 온도를 일정하게 유지시켜 데이터 손실을 최소화할 수 있다. 광통신 부품은 일정 온도가 유지되지 못하면 파장 변화·출력 감소 등으로 데이터 전송 효율이 저하돼 통신 성능에 영향을 미칠 수 있다.
이 밖에도 차량 및 선박에 적용시 운행 중 발생돼 버려지는 폐열을 전기로 변환해 재활용함으로써 필요 연료와 배출되는 유해가스를 줄일 수 있다.
LG이노텍 관계자는 "LG이노텍은 열전 반도체의 소재·소자·모듈의 R&D(연구·개발)부터 생산, 품질관리에 이르는 토털 서비스 제공이 가능하다"며 "차별화된 나노 다결정 소재와 모듈화 기술 확보로 가전뿐 아니라 통신, 차량·선박, 산업용·웨어러블 기기 등으로 열전 반도체 적용 분야를 더욱 넓혀갈 수 있을 것"이라고 말했다.
한편 LG이노텍은 열전 반도체 시장 활성화를 위해 오는 20일 서울시 강서구 마곡 LG사이언스파크에서 업계 전문가들을 초청해 '열전 반도체 테크 포럼'을 개최한다.
이욱신 기자
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