韓国研究陣、世界最高性能の熱電素材開発…日米に逆転への踏み台

熱電素材とは、熱を電気に変える素材のことをいう。日常生活や産業現場で捨てられる熱をリサイクルできるようにする未来の親環境エネルギー技術の１つだ。韓国内の研究陣がこのような熱電素材の性能を従来よりも２倍近く引き上げられる方法を見つけ出した。米国・ドイツ・日本などが先んじていたこの分野で、韓国が「逆転」に成功できるきっかけをつくったという評価だ。

基礎科学研究院（ＩＢＳ）ナノ構造物理研究団は、サムスン電子総合技術院研究チームと共に世界最高性能の熱電素材を開発したと２日明らかにした。研究結果は世界的な科学ジャーナル『サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）』オンライン版で紹介された。

熱電素材の性能は、熱を電気に変える効率にかかっている。ｚＴ（無次元性能指数）が高ければ高いほどこの効率が高いという意味だ。これまでの技術で作られた熱電素材の室温ｚＴ値は１．０～１．２程度だ。研究論文の水準では１．３～１．４程度が最高値だった。こうした理由で現在は熱を感知して電気信号を発生させる水準にとどまっている。商業的にはミサイルの熱追跡装置などに制限的に使われている。

一方、国内の研究陣は新しく考案した方法で材料の熱伝導度を下げてｚＴ値を常温で２．０以上に引き上げた。またこれを導いた素材を使って熱電エネルギー変換素子を直接作ってモジュール両端間で最大８１ケルビン（Ｋ）の温度差を獲得した。研究チームは「商用化が可能な素材性能を１００と見る時、従来の技術は４０、私たちが開発した技術は７０水準」としながら「先進国よりも商用化に一歩さらに近づいた」と明らかにした。

高効率熱伝の素材が商用化されれば、人の体温でモバイル・ウェアラブル端末を充電し、自動車・工場の排ガスを利用して発電ができるようになる。太陽電池とつなげれば太陽光から捨てる熱をなくして「倹約して」使うこともできる。

キム・ソンウンＩＢＳ研究委員は「今回の研究は、産業的に大量生産が可能な工程を利用して世界最高効率のエネルギー変換熱電素子を実現したということに大きな意義がある」と明らかにした。共同責任著者であるサムスン電子総合技術院のキム・サンイル専門研究員は「親環境熱電の発電技術・応用分野で商用化を操り上げられると期待される」と付け加えた。