– 분자 보조 분산을 이용한 다중벽 탄소나노튜브 기반 시멘트 복합소재의 열전 및 기계적 특성 향상 연구 –

원광대학교 첨단바이오소재학과 조충연 교수와 건축공학과 최세진 교수 연구팀이 공동으로 수행한 열전 시멘트 복합소재 개발 연구 성과가 국제 저명학술지 ‘Construction and Building Materials’(IF 8.0, JCR 상위 4.4%) 최신호에 게재됐다.

이번 연구는 건축공학과 이재인(사진 왼쪽) 박사과정생과 탄소융합공학과 임석훈(사진 오른쪽) 학부생이 공동저자로 참여했으며, 시멘트 기반 구조체가 자체적으로 전기를 생산할 수 있는 고성능 열전 콘크리트 소재를 구현했다.

연구팀은 고분자 전도체 PEDOT:PSS 수용액을 이용해 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)를 안정적으로 분산시키는 기술을 적용해 기존 시멘트의 한계를 크게 개선한 새로운 열전 복합소재를 제작했다.

특히 나노튜브 분산 문제를 해결한 수용성 공정 덕분에 시멘트 복합소재의 전기전도도는 약 4.3배, Seebeck 계수는 16 μV/K, 파워팩터는 1.33×10⁻⁵ μW/m·K²로 향상됐으며, 압축강도 역시 기존 대비 19.5% 증가한 33.1 MPa를 기록해 구조적 안정성과 기능성을 동시에 확보했다.

또한, 고가의 희귀금속을 사용하지 않고도 일반 시멘트 기반 구조물에 적용할 수 있는 기능성 소재를 구현함으로써 산업적 활용 가능성도 높게 평가됐으며, 향후 건물 외피, 도로, 교량 등 다양한 인프라 분야에 적용할 경우, 구조물에서 발생하는 폐열을 전기에너지로 직접 전환할 수 있어 스마트 인프라 구축의 핵심 기반 기술로 주목받고 있다.

연구를 지도한 조충연 교수는 “이번 연구는 건설 소재의 기능적 한계를 넘어, 환경친화적이고 다기능형 열전소재 개발의 새로운 가능성을 제시한 의미 있는 성과”라고 밝혔으며, 최세진 교수는 “시멘트가 단순한 구조재를 넘어 에너지를 생산하는 첨단 기능을 갖게 된다면 스마트 시티 실현을 위한 중요한 전환점이 될 것”이라고 강조했다.