열전반도체 (사진=LG이노텍 제공)
컴프레서 방식의 소형 냉장고 소음은 29dB(데시벨) 정도지만 컴프레서 대신 열전 반도체를 사용하면 소음을 최대 19dB(데시벨)까지 낮출 수 있다.
이는 방송국 스튜디오(20dB)보다도 작은 수준으로 원룸 등에서 사용하는 냉장고의 소음을 획기적으로 줄일 수 있다.
또 컴프레서가 차지하던 공간이 불필요해 지기 때문에 냉장고 크기도 컴프레서 방식 대비 최대 40%까지 작고 얇게 만들 수 있다.
광 송·수신기 등 통신용 데이터 전송 장비에 열전 반도체를 사용하면 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 기 때문이다.
차량이나 선박에 열전반도체를 적용하면 운행 중 발생돼 버려지는 폐열을 전기로 변환해 재활용함으로써 필요 연료와 배출되는 유해가스를 줄일 수 있다.
따라서 1600cc 디젤 자동차를 기준으로 연비가 리터당 18km일 경우, 열전 반도체를 적용하면 리터당 19.8km로 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.
이 모든것들은 열전반도체의 특성을 활용하기 때문에 가능해진다.
열전 반도체는 전기를 공급해 냉각·가열 기능을 구현하고, 온도 차를 이용해 전력을 생산하는 혁신 부품으로 열전 반도체에 전기가 흐르면 한쪽은 발열, 반대쪽은 냉각되는 ‘펠티어 효과(Peltier effect)’와 양쪽에 온도차를 주면 전력을 발생하는 ‘제벡 효과(Seebeck effect)’가 생긴다.
LG이노텍은 나노 다결정 소재를 적용한 열전 반도체 개발에 성공하고 최근 구미 공장에 소재 생산라인 구축을 완료했다고 12일 밝혔다.
양산은 내년 상반기부터다.
이번에 LG이노텍이 개발한 열전 반도체는 이 회사가 독자 개발한 나노 다결정 소재를 적용했는데 나노 다결정 소재는 10억분의 1미터 수준인 나노미터(nm) 단위의 초미세 결정 구조를 구현한 것이다.
이를 통해 기존 단결정 소재의 강도와 효율을 높여 냉장고 등 가전제품에서 차량·선박 등으로 적용 범위를 확대했다.
나노 다결정 소재는 단결정 소재 대비 2.5배 이상 강도가 높아 진동으로 소재가 깨지기 쉬운 차량·선박 등에 적용이 가능한 특장점이 있다고 LG이노텍은 설명했다.
또 열저항을 최소화시킨 자체 모듈 구조를 적용해 단결정 열전 반도체 모듈 대비 냉각 효율을 30% 높여 동일 온도로 냉각 시 소비전력을 최대 30%까지 낮출 수 있다.
한편 열전 반도체의 글로벌 시장 규모는 지난해 4억 7,155만 달러에서 2020년 6억2,673만 달러로 성장할 전망이다.