| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2009년 가을 (11/05 ~ 11/06, 포항공과대학교) |
| 권호 | 15권 2호 |
| 발표분야 | C. Energy and the Environment(에너지 및 환경재료) |
| 제목 | MPC 공정에 의한 열전반도체 분말의 성형 및 열전특성(Consolidation of Thermal Electric Material Powder by MPC Process and Thermal Electric Properties) |
| 초록 | 최근 산업의 발달로 인한 에너지의 소비가 급증함에 따라 전세계적으로 대체 에너지 개발의 필요성이 급격히 부각되고 있으며, 청정 대체 에너지 개발과 에너지 이용 효율의 극대화 측면에서 열전반도체 재료의 연구가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 열전반도체 재료는 가열하면 전력이 발생하고 이와는 반대로 전류를 통하면 냉각 또는 가열되는 에너지 직접 변환기능을 갖는 재료로서, 차세대 대체에너지 기술로 각광을 받고 있다. 열전반도체 재료는 사용온도 영역에 따라 고온영역, 중온영역, 저온영역으로 나뉘며, 특히 이들 합금 중에서 Bi-Te계 합금은 저온용 냉각 열전소자로서 상온 부근에서 성능지수가 높아 각종 냉각용 소재로써의 활용이 기대되고 있다. 일반적으로 열전반도체 재료는 성능지수가 낮으며 제조과정이 긴 시간을 요구하기 때문에 제조단가가 비싸고, 이들 재료가 갖는 결정구조의 취약성으로 인하여 재료 성형 및 가공 과정에서 쉽게 깨지거나 부서지므로 회수율이 낮은 단점이 있다. 따라서 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 새로운 제조 및 성형기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 결정구조 및 미세조직의 제어를 위해 급속응고법에 의한 가스분무법으로 n형 조성의 95%Bi2Te3+5%Bi2Se3을 분말을 제조하였으며 특히, 이들 재료가 성형온도, 성형시간 및 성형압력 변화에 따라 조직이 쉽게 변하고(동적재결정 및 결정립 성장), 변화된 조직은 열전특성에 직접적인 영향을 끼치므로 이들 조직을 제어하기 위하여 매우 짧은 시간에 고압으로 성형이 가능한 자기펄스 압축성형장치(MPC)를 이용하여 성형조건에 따른 열전특성에 관한 연구를 수행하였다. 가스분무법으로 도펀트 함량이 0.4wt%의 SbI3가 첨가된 n-type 95%Bi2Te3-5%Bi2Se3 합금분말을 제조하였고, 이 합금 분말의 최적의 성형조건을 확립하기 위하여 300~500℃에서 1hr~5hr 동안 Ar 분위기에서 열처리한 후 공냉시켰다. 이들 분말은 300, 350, 400 ℃에서 1시간 동안 유지한 후 MPC를 이용하여 2GPa의 압력을 가하여 성형하였다. OM 및 SEM을 이용하여 미세조직 및 결정구조를 확인하였고, 각 실험조건에서 성형된 성형체에 따른 경도측정을 통하여 기계적 특성을 관찰하였다. XRD를 이용하여 기저면 배열을 확인하였으며 제조된 성형체의 Seebeck Coefficient, Resistivity, Thermal Conductivity를 상온에서 측정하여 이들 값을 이용한 Figure of merit 값을 얻었다. |
| 저자 | 김효섭1, 김택수2, 홍순직1 |
| 소속 | 1공주대, 2생산기술(연) |
| 키워드 | 열전반도체; Bi2Te3; Bi; Te |
