서울시립대 김현식 교수, 열전 소재 표면에 다중층 코팅 접목해 성능 높인다 … 냉매압축기 없는 친환경 냉장고 등 기대

서울시립대학교는 신소재공학과 김현식 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 '해외우수과학자유치사업(Brain Pool, 개인유치형)' 신규 과제에 선정됐다고 22일 밝혔다.

이 사업은 국내 연구기관이 해외 우수 연구자를 초빙해 국제 공동 연구를 촉진하고, 과학기술 경쟁력 강화와 신진 연구인력을 양성하는 것을 목표로 한다.

이번 선정으로 김 교수는 앞으로 3년간 최대 3억4000만 원의 연구비를 지원받아 연구를 수행하게 된다. 연구 주제는 '상온 열전 소재-소자 전주기 성능·신뢰성 향상을 위한 결정 배향 제어형 비용융-용융 표면 하이브리드 코팅 기술 개발'이다.

김 교수 연구팀은 인도 공과대학 뭄바이(IITB)의 방가모이 사트파티 박사를 초빙해 연구를 추진한다. 사트파티 박사는 금속 표면처리·전기도금과 밀도범함수이론(DFT) 기반 소재 설계에 강점이 있는 표면 코팅·시뮬레이션 전문가다. SCI(E)급 논문 17편과 특허 2건을 보유하고 있다.

열전 소재는 온도 차를 이용해 열을 전기로 바꾸는 친환경 발전이나 반대로 전기를 냉기로 바꾸는 친환경 기술의 핵심 소재다. 자동차 폐열이나 공장 배출열처럼 버려지는 열을 전기로 회수하거나 에너지 하베스팅 디바이스, 냉매 압축기가 없는 친환경 냉장고, 웨어러블 냉장 시스템 등으로 응용할 수 있어 지속가능 에너지 분야에서 주목받고 있다.

이번 과제의 핵심은 김 교수 연구팀이 개발할 열전 소재 표면에 '다중층의 코팅'을 해 재료 자체의 성능과 신뢰성을 함께 끌어올리는 것이다. 구체적으로는 다결정 열전 소재 내 결정의 배열 방향을 정교하게 제어해 성능을 향상하는 한편, 결정립계에 저산란 이종상을 도입해 전기전도는 유지하면서 열전도도만 선택적으로 낮추는 다결정 열전 소재용 다중층 하이브리드 표면 코팅을 개발하는 것이다.

연구책임자인 김 교수는 "이번 과제를 통해 국내 열전 소재 분야에서 아직 널리 시도되지 않았던 다중층 표면 코팅 기술을 접목해 고성능·고신뢰성 소재를 확보하겠다"면서 "해외 우수 연구자 유치의 교두보도 마련하겠다"고 말했다.