인천대학교(총장 최성을) 기계시스템공학부의 김경태 교수가 핵심 주저자로 나서 미국 University of Michigan의 연구팀과 함께 세계 최초로 2nm(나노미터, 1nm 는 10억분의 1m)의 초근접 영역에서 복사 에너지 전달 현상을 규명했다.
초근접 영역의 복사 에너지 전달 현상 연구는 혁신적으로 태양전지의 효율을 높일 수 있는 근접-열광전지(near-field thermophotovoltaics)의 개발을 비롯한 나노 에너지 분야의 신기술개발에 있어서 매우 중요한 연구다. 하지만 10nm 이하의 초근접 영역에서의 실험이 극한적으로 어려워 계측이 이루어지지 않고 있었으며, 이로 인해 이론의 완성에도 많은 어려움이 따랐다.
김 교수 연구팀은 반도체 공정을 활용해 수 pW(피코와트, 1pW는 1조분의 1와트)의 초미세열을 나노스케일에서 감지할 수 있는 초고감도 정밀 열센서를 개발했다. 또 이를 활용해 세계 최초로 초근접 영역의 복사 에너지 전달 현상을 계측하는 데 성공했다. 이번 실험결과를 바탕으로 연구팀은 초근접 영역에서의 복사 열전달 이론을 완성하게 됐다. 이번 연구 결과는 12월 7일 세계 최고의 권위지인 <네이처(nature)> 온라인판에 게재됐다.
김 교수는 “본 연구를 통해 개발된 pW 수준의 미세열량을 계측할 수 있는 나노열센서는 새로운 나노 에너지 개발 분야의 연구에 적극 활용될 것이며, 계측된 실험 결과와 완성된 이론은 초근접 영역의 복사 에너지 전달 현상을 활용한 혁신적인 미래 태양전지의 개발을 가속화 할 것으로 기대된다”고 말했다.
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