일본산업뉴스요약

NEC, 열전 변환 효율 100배
스핀류 소자 개발, 세계 최고 성능 구현

NEC는 작은 온도 차에서도 전력을 발생시키는 스핀류 열전 변환 소자를 개발했다. 온도 차 10℃의 조건에서 1평방센치미터 당 약 30마이크로와트의 전력을 발생시킨다. 스핀류 열전 변환으로써는 세계 최고 성능이라고 한다. 스핀류를 이용하면 큰 면적의 열전 변환 시트를 저렴한 가격에 제조할 수 있으며, 발전을 계속하여도 시트가 반영구적으로 성능이 떨어지지 않는다. IoT 사회에서 대량으로 설치되는 센서 전원으로써 개발을 추진한다.

재료 검색에 인공지능(AI) 기술을 이용해 질화 코발트 백금 합금을 발견했다. 기존의 다층 소자와 비교해 변환 효율이 100배로 향상되었다. 백금 원자의 스핀 분극이 효율을 높인다.

스핀류 열전 변환 소자는 온도 차를 전자의 스핀류로 바꾸어 이것을 전류로 변환한다. 열류에서 전류의 전환에 스핀류를 중개하는 것으로 열류의 수직방향으로 전력을 끄집어 낼 수 있다. 이 때문에 소자의 구조가 단순해져 자성 절연막과 금속막을 적층하는 것 만으로 기능하여 양산화하기 쉽다.

향후 실용화를 위해 1평방센치미터 당 1,000마이크로와트로 변환 성능을 끌어올린다. 백금의 대체 원소도 찾는다. 따뜻한 배관에 시트를 싸서 배선하면 배열을 전력으로 바꾸어 시트에서 충전할 수 있게 된다. 열전 변환으로 인해 소자의 성능이 떨어지지 않기 때문에 태양광 발전 및 진동 발전과 비교해 긴 수명이 기대된다.

또한 시트에 전류를 보내면 싸고 있는 대상을 가열하거나 냉각하거나 할 수 있다. 배열 발전 및 정밀 온도 제어 용도로 제안해 나간다.

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