• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.28-28
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• 2001

$Bi_2Te_3$계 열전반도체 재료는 200 ~ 400K 정도의 저온에서 에너지 변환 효율이 가장 높은 재료로서 열전냉각 및 발전재료로 제조볍 및 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 전자냉각 모듈의 제조에는 P형 및 N형 $Bi_2Te_3$계 단결정이 주로 사용되고 있으나. $Bi_2Te_3$ 단결정은 C축에 수직한 벽개면을 따라 균열이 쉽게 전파하기 때문에 소자 가공사 수윤 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 열전재료의 가공방법에 따른 회수율 증가 및 열전특성 향상에 관한 열간압출, 단조와 같은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 가스분사법(gas atomizer)을 이용하여 용질원자 편석의 감소, 고용도의 증가,균일고용체 형성, 결정립미세화 둥 급속응고의 장점을 이용하여 화학적으로 균질한$Bi_2Te_3$계 열전재료 분말을 제조하고, 제조된 분발을 압출가공하여 기계적성질, 소자의 가공성 및 열전 성능 지수율 향상시키는데 연구 목적이 있다. 본 설험에서는 99.9%이상의 고순도 Bi. Te. Se. Sb를 이용하여, 고주파 유도로에서 Ar 분위기로 용융하고, 가스분사법를 이용하여 균질한 $Bi_2Te_3$계 열전재료 분만을 제조하였다. 분말표면의 산화막을 제거하기 위하여 수소분위기에서 환원처리를 행하였고, 된 분말을 Al 캔 주입하여 냉간성형 한 후 진공중에서 압출온도를 변화시켜 열간압출 가공을 행하였다. 압출 온도변화에 따른 압출재의 미세조직 및 열전특성에 중요한 영향을 미치는 C면 배향에 대한 결정방위 해석, 압출재의 압축강도 등을 분석하였으며, 압출온도에 따삼 미세조직 변화와 결정방위의 변화에 따른 열전특성의 관계를 해석하였다성시켰고 이들이 산인 HNO3에서 녹았기 때문이다. 본 연구에서 개발된 새로운 에칭 용액인 90H2O2 - 10HNO3 (vol%)의 에칭 원리가 똑같이 적용 가능한 다른 종류의 초경 합금에서도 사용이 가능할 것으로 판단된다.로 판단된다.멸과정은 다음과 같다. 출발물질인 123 분말이 211과 액상으로 분해될 때 산소가스가 배출되며, 이로 인해 액상에서 구형의 기공이 생성된다. 이들 중 일부는 액상으로 채워져 소멸되나, 나머지는 그대로 남는다. 특히, 시편 중앙에 서는 수십-수백 마이크론 크기의 커다란 기공이 다수 관찰된는데, 이는 기공의 합체로 만들어진 것이다. 포정반응 열처리 시 기공 소멸로 만들어진 액상포켓들은 주변 211 입자와 반응하여 123 영역으로 변한다. 이곳은 다른 지역과 비교하여 211 밀도 가 낮기 때문에, 미반응 액상이 남거나 211 밀도가 낮은 123 영역이 된다. 액상으로 채워지지 못한 구형의 기공들 중 다수가 123 결정 내로 포획되며, 그 형상은 액상/ 기공/고상 계면에너지에 의해 결정된다.단의 경우, 파단면이 매끄럽고 파변상의 결정립도 매우 미세하였으며, 산확물 의 용집도 찾아보기 어려웠 나, 접합부 파단의 경우에는 파변의 굴곡이 비교척 심하고 연성 입계파괴의 형태를 보였￡며, 결정립도 모채부 파단의 경우에 비해 조대하였다. 조대하였다. 셋째, 주상기간 중 총 에너지 유입률 지수와 $Dst_{min}$ 사이에 높은 상관관계가 확인되었다. 특히 환전류를 구성하는 주요 입자의 에너지 영역(75~l13keV)에서 가장 높은(0.80) 상관계수를 기록했다. 넷째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간을 연장시키는 경향을 보이며 큰 자기폭풍일수록 현저했다. 주상에서 관측된 이러한 특성은 서브스톰 확장기 활동이 자기폭풍의

• 전자통신동향분석
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• 제28권5호
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• pp.93-99
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• 2013

열전소자는 태양에너지를 이용한 발전뿐만 아니라, 체열, 차량 폐열 및 지열 등의 다양한 폐열을 이용한 발전 등으로 매우 다양하게 활용되고 있다. 하지만 상온부근에서 널리 사용되는 $Bi_2Te_3$의 재료 희귀성으로 인하여 산업화 기술로써의 활용에 어려운 측면이 있다. 이러한 이유로, 최근에는 $Bi_2Te_3$를 대체할 수 있는 새로운 열전재료를 전세계적으로 활발히 연구하고 있다. 본고에서는 최근 들어 나노기술 접목으로 새로이 주목받고 있는 열전소자의 동작 원리에 대한 간략한 소개와 특히, 실리콘을 이용한 나노기술의 접목을 통한 열전소자의 최근 연구 동향에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권4호
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• pp.363-369
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• 1994

$Bi_2Te_3$계 열전반도체에서 단결정재료는 성능이 우수한 반면에 그 제조에 있어서 긴 공정시간과 그에 따른 구성성분의 손실이 있다. 본 연구에서는 짧은 공정시간으로 단결정 $Bi_2Te_3$계 열전반도체 제조 공저으이 단점을 극복하기 위해서 $Bi_2Te_3$계 열전반도체 제조 공저의 단점을 극복하기 위해서 $Bi_2Te_3$계 열전반도체를 교류 통전 가압법으로 제작하였다. 이 소결 방법에서는 소결시간이 다른 방법과 비교하여 짧기 때문에 Te의 증발로 인한 결함의 발생을 줄일 수 있었으며 제조공정시 재료의 손실도 최소화할 수있었다. 가압 소결한 95 mol% $Bi_2Te_3-5 mol% Bi_2Se_3$ 다결정 열전반도체의 최적의 소결조건은 분말입도, 소결온도, 시간, 압력별로 각각 $125~250 {\mu}m, 400^{\circ}C$, 2분, $1500Kgf/cm^2$이고, 이조건에서 열전성능지수 $Z=2.2{\times}10^{-3}/K$이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.9-11
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• 2009

열전박막은 유비쿼터스 센서 네트워크에서 사용될 초소형 자가발전 장치로 각광받고 있다. 본 실험에서 는 상온에서 주로 사용되는 $BiSbTe_3$ 열전물질을 유기 금속화학 증착법(MOCVD)을 이용하여 (0001) Sapphire기판 위에 성장하였다. 일반적으로 사용되는 기판의 세척 및 에칭과정을 거쳐 성장된 $BiSbTe_3$ 박막의 표면형상은 부분적으로 성장되지 않으며 불규칙한 결정립을 포함하는 박막의 형상을 나타내었으나 성장 전 기판의 표면처리 통하여 성장된 박막의 표면 형상을 크게 개선시킬 수 있었다. 이는 표면처리를 통하여 기판표면에 미세 결함을 형성 시켜 초기 박막성장 시 핵생성이 용이하도록 하였기 때문으로 해석되었다. 이러한 표면 처리기법은 성장된 박막의 열전 특성에 크게 영향을 끼치지 않았다. 따라서 다양하고 저가의 박막형 열전소자의 제작에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.143-143
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• 2007

Bi-Te계 화합물은 상온영역($250^{\circ}C$이하)에서 열전특성이 우수하여, 냉각용 및 발전용 열전소자 재료로 사용되고 있다. 앞선 연구에서 MA법에 의한 La이 치환된 Bi-Te 진공가압 소결체의 열전특성이 $Bi_2Te_3$와 비교하여 향상된 값을 나타내었다. 본 연구에서는 Bi와 Te을 각각 0.01wt%, 0.02wt% La으로 미량 치환하여 melting법으로 제조한 분말을 $420^{\circ}C$, 200MPa로 가압 소결하였다. 가압 소결체의 열전특성은 Seebeck계수, 전기전도도. 열전도도를 측정하여 성능지수를 계산하였고 Bi-Te, (Bi-La)-Te, Bi-(Te-La)의 열전특성을 비교 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.199-199
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• 2007

Bi-Te계 화합물은 상온영역 ($250^{\circ}C$ 이하)에서 열전 특성이 우수하여, 냉각용 및 발전용 열전 소자 재료로 사용되고 있다. 앞선 연구에서 La이 치환된 Bi-Te 진공가압 소결체의 열전특성이 $Bi_2Te_3$와 비교하여 향상된 값을 나타내었다. 본 연구에서는 Bi와 Te을 각각 0.01wt% Ce으로 미량 치환하여 기계적 합금화법으로 제조한 분말을 $420^{\circ}C$, 200MPa로 진공가압 소결하였다. 진공가압 소결체의 열전특성은 Seebeck계수, 전기전도도. 열전도도를 측정하여 성능지수를 계산하였고 Bi-Te, (Bi-Ce)-Te, Bi-(Te-Ce)의 열전특성을 비교 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.237-237
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• 2010

고효율의 열전특성을 갖는 나노 구조체 열전재료 연구의 일환으로 이종물질인 $Bi_2Te_3$-PbTe계 열전소재의 미세구조와 특성을 조사하였다. 계단식 냉각법(step cooling)를 통하여 시편을 제조 하였고, EPMA를 이용하여 시편의 미세구조를 관찰하였다. 열전소재의 상분리를 유도하기 위하여 $700^{\circ}C$에서 용융 후 3일 동안 $400^{\circ}C$로 유지시킨 후 상온까지 용융로에서 서냉하였다. EPMA를 이용하여 제조된 시편의 미세구조와 정량 분석을 하였고, 각 상의 결정구조 확인을 위하여 XRD 분석법을 이용하여 다결정의 PbTe와 $Bi_2Te_3$ 그리고 준안정상인 $PbBi_2Te_4$가 관찰 되었다. 계단식 냉각법을 통한 시편의 열전특성을 측정하였다. 이를 통하여 제조된 시편은 급속 냉각법으로 제조된 시편과 비교되었으며, 제벡계수는와 열전도도는 상온에서 각각 약 -100mV/K와 0.9W/mK로 약90%, 40%의 열전특성 향상을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.450.2-450.2
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• 2014

열전재료는 열-전기가 상호 가역적으로 변하는 재료로서, 최근 에너지 변환소재 분야에서 각광받고 있다. 열전재료의 특성 효율은 무차원 열전 성능지수(dimensionless figure of merit, $ZT={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$)로 나타낼 수 있다. 여기서 ${\alpha}$는 제벡계수(Seebeck coefficient), ${\sigma}$는 전기전도도(electrical conductivity), ${\kappa}$는 열전도도(thermal conductivity), T는 Kelvin 온도를 나타낸다. 500 K에서 800 K까지의 중온 영역에서 우수한 열전특성을 보이는 $Mg_2X$ (X=Si, Ge, Sn)와 이들의 고용체는 성분원소가 독성이 없고, 매장량이 많아 친환경 열전 재료로 각광받고 있다. $Mg_2X$ 고용체 중 $Mg_2Si_{1-x}Ge_x$는 기존 $Mn_2Si$, $Mg_2Ge$, $Mg_2Sn$계 보다 더 우수한 열전 성능지수를 보인다. 다양한 제조 방법들이 시도되고 있으나, 조성설계 및 구조, 성능 조절의 어려움이 있고, Mg의 산화와 휘발 및 Mg, Si, Ge의 융점 차이가 크고 중력 편석과 반응하지 않은 원소들로 인해 제조가 상당히 어렵다. Sb가 도핑된 $Mg_2Si_{0.5}Ge_{0.5}Sb_y$ (y=0, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03) 고용체를 고상반응으로 합성하고 진공열간 압축성형을 통해 성공적으로 제조하였다. 고용 상을 확인하기 위하여 X선 회절분석을 실시하였고, 고용체 형성과 도핑에 따른 전기적 특성변화를 평가하기 위해 Hall 효과를 측정하여 전자 이동특성을 분석하였고, 323~823 K까지 전기전도도, 제벡계수, 열전도도의 측정을 통해 열전 성능지수를 평가하였다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.27-34
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• 2002

본 연구의 목적은 (주)한국와이바의 CF3327 평직 복합재료의 열전도도를 실험적으로 계측하고 이를 이론적인 예측과 비교하는데 있다. 열전도도 계측을 위하여 비교계측법의 원리를 이용한 실험 장치를 제작하였으며 열전도도가 잘 알려진 그라파이트를 실험함으로써 장비의 정확성을 확인하였다. 미시역학적인 방법은 섬유 및 기지의 물성, 섬유체적비, 직조 형태 등의 변수들이 복합재료의 유효물성치에 미치는 영향을 평가하는데 유용하다. 본 연구에서는 3차원 직-병렬 열저항 개념을 주기적으로 반복되는 평직의 단위구조에 적용하여 열전도도를 예측하였다. 해석 결과를 실험 결과와 비교한 결과 잘 일치함을 확인하였고 섬유체적비가 에폭시 수지 복합재료의 열전도도에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.321-321
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• 2013

열전재료는 열과 전기의 변환이 상호 가역적으로 일어나는 현상을 갖는 재료로서, 사용온도별로 여러 가지 재료가 개발되고 있다. 중온 영역에서 우수한 열전특성을 보이는 skutterudite는 격자 내에 2개의 공극을 갖고 있고 이에 적절한 원자를 충진하여 포논산란을 유도하고, PGEC(phonon-glass and electron-crystal) 개념을 적용하여 재료의 열적인 성질과 전기적인 성질을 동시에 제어함으로써 열전성능의 향상을 도모할 수 있는 재료이다. 본 연구에서는 챔버 내부 기체를 연속적으로 뽑아내어 진공도를 유지하는 방식이 아닌, 석영관을 앰플화한 진공밀폐 용해법을 사용하였다. 진공밀폐 용해법은 성분원소의 산화와 휘발을 억제하는데 있어 매우 유용한 공정이다. 용해를 통해 얻어진 잉곳을 용해와 동일한 방법으로 석영관에 밀봉하여 873 K에서 100시간 동안 진공열처리를 실시하였다. 또한, 합성된 잉곳의 기계적 특성 향상을 위해 $75{\mu}m$ 이하로 파쇄하여 진공 열간 압축 소결하였다. La가 충진된 $La_zCo_4Sb_{12}$ Skutterudites 단일상을 합성하여 La의 충진량(z)에 따른 열전특성과 전자이동특성을 조사하였다.