LG이노텍, 나노 소재 다결정 열전 반도체 개발

[뉴스토마토 왕해나 기자] LG이노텍이 나노 다결정 열전(Thermoelectric) 반도체 기술로 본격적인 열전 반도체 시장 공략에 나선다. LG이노텍은 나노 다결정 소재를 적용한 열전 반도체 개발에 성공해 최근 구미 공장에 소재 생산라인 구축을 완료했다고 12일 발표했다. 이 제품은 내년 상반기 양산에 들어갈 계획이다.

 

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.

 

LG이노텍의 나노 다결정 열전 반도체 소자. 사진/LG이노텍

 

이번에 개발된 LG이노텍의 열전 반도체는 회사가 독자 개발한 나노 다결정 소재를 적용했다. 나노 다결정 소재는 10억분의 1미터 수준인 나노미터(nm) 단위의 초미세 결정 구조를 구현했다. 단결정 소재 대비 2.5배 이상 강도가 높아 진동으로 소재가 깨지기 쉬운 차량·선박 등에 적용이 가능한 특장점이 있다. 또 열저항을 최소화시킨 모듈 구조를 적용해 단결정 열전 반도체 모듈 대비 냉각 효율을 30% 높여 같은 온도로 냉각할 때 소비전력을 최대 30%까지 낮출 수 있다.

 

이를 통해 기존 단결정 소재의 강도와 효율을 높여 냉장고 등 가전제품에서 차량·선박 등으로 적용 범위를 확대할 수 있게 됐다. 열전 반도체를 냉장고, 정수기 등 소형 가전에 장착하면 가전의 크기와 소음을 줄일 수 있다. 컴프레서 방식의 소형 냉장고 소음이 29dB(데시벨)이라면, 열전 반도체 적용 시 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.

 

LG이노텍의 열전 반도체 기술은 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.

 

차량 및 선박에 적용하면 운행 중 발생되는 폐열을 전기로 변환해 재활용함으로써 필요 연료와 배출되는 유해가스를 줄일 수 있다. 예를 들어 차량은 1600cc 디젤 자동차 기준, 연비가 리터당 18㎞일 경우, 열전 반도체를 적용하면 리터당 19.8㎞로 약 9~12%의 연비 향상이 가능하다. 선박도 열전 반도체를 적용하면 이산화탄소 배출 저감 효과가 있어 2020년부터 강화되는 국제해사기구(IMO)의 선박 대기오염 배출규제 대응에 유리해질 수 있다.

 

LG이노텍 관계자는 “열전 반도체의 소재·소자·모듈의 연구개발부터 생산, 품질관리에 이르는 토털 서비스 제공이 가능하다”며 “가전뿐 아니라 통신, 차량·선박, 산업용·웨어러블 기기 등으로 열전 반도체 적용 분야를 더욱 넓혀갈 수 있을 것”이라고 말했다.

 

왕해나 기자 [e-mail]