텍사스 대학교 알링턴 캠퍼스의 한 엔지니어가 자동차, 건물 그리고 다른 장치에서 소실되는 열에너지를 이용하는 방법을 찾는 연구팀을 공동으로 이끌고 있다. 이 대학교 기계 및 우주항공공학과 조교수인 앙쿠르 자인(Ankur Jain) 교수는 이 연구작업의 발전을 위해 미국 국립과학기금으로부터 지원된 [EAGER](Early-concept Grant for Exploratory Research) 연구지원금 225,000달러를 지원받은 연구팀의 주요 연구원 중의 한 명이다.

"우리 주위에는 에너지로 변환되지 않고 그냥 버려지는 많은 열이 존재한다. 예를 들어, 많은 엔지니어링 시스템은 유용한 전기로 변환될 수 있는 적절한 시간 내의 온도 변화 차이를 가지고 있다"고 자인(Jain) 교수는 말했다."이 실용화 가능성을 가진 연구는 초전효과(pyroelectric effect) 즉, 나노 크기에서 온도가 변화함에 따라 전기를 생산할 수 있는 물질의 특성을 검토하게 될 것"이라고 자인 교수는 덧붙였다. 

자인(Jain) 교수와 동료는 이러한 온도변화를 전기에너지로 변환시킬 수 있는 툴 개발을 시도할 것이다."이를 위해, 우리는 나노와이어에서 극도로 빠른 비율의 온도변화를 시도할 것이다. 우리는 시간당 몇 십도 정도의 변화가 아니라 초당 몇 백도 정도의 변화를 원한다"고 자인(Jain) 교수는 말했다.

자인(Jain) 교수와 그의 동료는 이러한 큰 온도변화를 생산할 수 있는 마이크로장치 개발을 시도할 것이다. 이 연구를 위해, 나노 크기에서 초전효과(pyroelectric effect)에 대한 기본적인 이해를 위해 하나의 나노와이어를 장치 내에 임베딩시킬 예정이다.

연구팀은 이 프로세스를 규정하는 메커니즘을 밝히기를 희망하며, 최종 목표는 센싱시스템, 마이크로프로세서 그리고 다른 대형 시스템에서 사용될 에너지-하베스팅 마이크로장치 개발이다. 캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스의 알렉산더 발라딘(Alexander Balandin) 교수와 텍사스 대학교 댈러스 캠퍼스의 마지드 미나리 조란단(Majid Minary Jolandan) 교수도 연구원으로 참여하고 있다. 그들은 각각 중요 연구원으로 75,000달러의 자금지원을 받은 바 있다. 텍사스 대학교 알링턴 캠퍼스 엔지니어링 컬리지 학장인 크로스로우 베베하니(Khosrow Behbehani) 교수는 자인(Jain) 교수 연구의 중요성뿐 아니라 국립과학기금의 자금지원 확정의 중요성도 강조했다.

"국립과학기금의 [EAGER] 자금지원 승인은 연구원에게 엄청난 아이디어를 제공해 줄 수 있다"고 베베하니(Behbehani) 학장은 말했다."만약 이 연구가 성공한다면, 자인(Jain) 박사의 연구는 에너지 분야의 도전적인 문제를 해결하는데 광범위한 영향을 미칠 것이며, 더욱 지속가능한 도시 커뮤니티를 창조하고 우리가 사용하는 기계장치와 가정에서 소실되는 에너지의 세계적 환경적 영향을 상당히 감소시키게 될 것"이라고 베베하니 학장은 덧붙였다. 

자인(Jain) 박사는 마이크로스케일 열물리 연구소(Microscale Thermophysics Laboratory)를 운영 중인데, 이곳에서 그와 학생들은 마이크로 규모의 열 이동, 에너지 변환시스템, 반도체 열관리, 생체 열전달(bioheat transfer)에 관한 연구를 수행한다. 자인(Jain) 교수의 연구 및 교육 활동은 미국 국립과학기금, 해군연구소, 미국 에너지부, 인도-미국 과학기술 포럼 그리고 텍사스 대학교 알링턴 캠퍼스 연구향상기금의 지원을 받아왔다. 자인(Jain) 교수는 그의 석사학위와 박사학위 모두를 스탠퍼드 대학교에서 받았다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 12월 16일]