기존보다 열전도성 4.5배↑…에너지硏 고효율 열저장 소재 개발

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국에너지기술연구원은 에너지소재연구실 김현욱 박사 연구팀이 물과 접촉해 열을 방출하는 기존 산화 마그네슘보다 열 방출량이 3배 높은 새로운 열저장 소재 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

SKIER-2라고 명명된 신규 금속-유기 구조체(SKIER-2)를 고온 열분해해 제조된 열저장 소재는 높은 열전도성을 가지고 있어 물과 접촉 시 빠르게 열을 방출하는 특성을 가지고 있다.

최근 금속, 유리, 펄프 등의 생산과정에서 발생하는 산업폐열을 화학적 에너지로 저장한 후, 열에너지가 필요한 때에 가역적으로 사용하는 에너지 전환 기술 연구개발이 활발하게 진행중이다. 이 중 산화마그네슘 기반의 물질은 가격이 저렴하고 반복적으로 사용 가능하며 인체에 무해하여 실용적인 열에너지 전환 매개체로 주목 받고 있다. 하지만 산화마그네슘 물질은 자체의 열전도도는 매우 낮아서 열전도율이 높은 탄소계열 물질을 코팅해 사용, 더 높은 열전도율을 갖는 열에너지 저장 물질의 개발이 필요한 상황이다.

연구팀은 SKIER-2를 최초로 합성한 후, 700℃에서 열처리해 다공성의 탄소 나노 층 사이에 균일하게 분산된 열저장 소재 물질을 개발했다. 개발된 신규 열저장 소재는 기존에 비해 3배 높은 열 방출량을 보였으며, 일반적인 MgO-탄소 혼합물에 비해 4.5배 이상 높은 열전도도를 보였다.

이러한 높은 열 방출량과 열전도도는 기존 재료대비 약 76배 넓은 표면적과 균일하게 분산 된 나노크기의 MgO입자에 기인한다는 것이 표면적 측정과 고분해능의 전자현미경 분석에 의해 밝혀졌다.

이번 연구결과는 소재분야 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 나노 머티리얼즈’ 3월호 표지논문으로 선정됐다.