삼성전자와 존스홉킨스대학교가 공동 연구한 ‘차세대 펠티어 냉각 기술’이 미국 R&D 월드 매거진이 주관하는 ‘2025 R&D 100 어워드’에서 100대 혁신 기술로 선정됐다.

삼성전자와 존스홉킨스대학 연구팀이 개발한 나노 박막 펠티어 소자와 고효율 펠티어 냉장고

1963년 제정된 R&D 100 어워드는 매년 과학기술 발전에 기여한 가장 혁신적인 기술을 선정하는 세계적 권위의 상으로, ‘산학 혁신의 오스카상’이자 ‘공학의 노벨상’으로 불린다.

삼성전자와 존스홉킨스대의 성과는 세계 최초로 나노 공학 기술을 적용해 고성능 박막 펠티어 반도체 소자를 개발하고, 이를 활용한 냉장고 시제품을 실증했다는 점에서 주목을 받았다.

연구팀은 기존과 차별화된 반도체 박막 증착 방식을 도입해 냉각 효율을 기존 냉매 대비 약 75% 향상시켰다. 동시에 소형화·경량화에도 성공해 가전, 반도체, 의료기기, 전장, 데이터센터 등 다양한 산업 분야에서 응용 가능성을 열었다. 펠티어 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않아 친환경적일 뿐 아니라 빠르고 정밀한 온도 제어가 가능하다는 장점이 있다.

△ 펠티어 소자(Peltier device)

펠티어 소자의 냉각 원리 (이미지=삼성전자)

ㅣ 펠티어 냉각은 냉매가 아니라 전기를 이용해 열을 이동시키는 반도체 기반 기술이다.

ㅣ 펠티어 소자의 양 끝에 전류를 흐르게 하면, 한쪽에서는 열이 흡수되고 다른 한쪽에서는 열이 방출되는 ‘펠티어 효과’가 나타난다.

ㅣ 이 원리를 이용해 열을 흡수해 온도가 내려가는 면을 내부에, 흡수한 열을 방출하는 면을 외부에 배치하면 내부 온도를 효과적으로 낮출 수 있다.

이번 연구 성과는 지난 5월 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 게재되며 학계에서도 기술적 혁신성을 인정받았다. 논문 제목은 Nano-engineered Thin-film Thermoelectric Materials Enable Practical Solid-State Refrigeration이다.

※ '2025 R&D 100 Awards'는 커뮤니티/자유게시판 참조