투데이e코노믹 = 유서진 기자 | 삼성전자가 냉매를 사용하지 않는 친환경 냉각 기술을 개발하며 차세대 가전 시장의 주도권 확보에 한 걸음 다가섰다. 이번 연구 성과는 글로벌 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재되며 기술적 혁신성을 세계적으로 인정받았다.

삼성전자는 28일, 존스홉킨스대학교 응용물리학연구소와 산학 협력을 통해 진행한 '고효율 박막 펠티어 반도체 소자' 개발 및 실증 연구 결과를 발표했다. 연구에는 삼성리서치 소속 라이프솔루션팀과 존스홉킨스대 라마 벤카타수브라마니안 교수 연구팀이 공동으로 참여했다.

이번에 개발된 펠티어 반도체 소자는 전기를 흘려주면 한 면은 냉각되고 반대 면은 가열되는 ‘펠티어 효과’를 기반으로 작동하며, 기존의 냉매 기반 증기 압축식 냉각 시스템을 대체할 수 있는 잠재력을 지닌 기술로 평가된다. 무엇보다 냉매 가스를 사용하지 않기 때문에 환경오염 우려가 없고, 구조가 간단해 소형화·경량화에 유리하다.

연구진은 나노공정 기술을 활용해 초박막 구조의 펠티어 소자를 구현하고, 이를 실제 냉장고 시스템에 적용해 고효율 냉각을 실증하는 데 성공했다. 특히 새로운 박막 증착 방식으로 제작된 소자는 기존 기술 대비 냉각 효율이 약 75% 향상됐으며, 동일 수준의 냉각 성능을 훨씬 적은 소재 사용으로 구현함으로써 경제성과 친환경성 또한 크게 개선됐다. 삼성전자에 따르면, 새 공정으로 사용되는 소재는 기존 대비 약 1/1000 수준에 불과하다.

이 기술은 단순히 냉장고에 국한되지 않는다. 정밀한 온도 제어가 필요한 반도체 칩 냉각, 의료기기, 전기차 배터리, 데이터센터 등 다양한 산업 분야로의 확장이 기대된다. 특히 화학물질이나 압축기를 사용하지 않고도 정밀 제어가 가능하다는 점은 산업 전반에 걸쳐 탄소중립 실현과 지속가능성 강화에 기여할 수 있을 것으로 보인다.

삼성전자 관계자는 “이번 연구는 펠티어 냉각 기술의 상용화 가능성을 한층 앞당긴 성과”라며 “미래 친환경 가전 및 IT 생태계를 선도하기 위한 핵심 기술 연구를 지속적으로 확대해 나가겠다”고 밝혔다.

삼성전자는 앞으로 해당 기술의 대량생산 공정 개발과 적용 제품군 확대를 통해 상용화를 적극 추진할 계획이다.