존스홉킨스대와 공동 연구… 친환경 냉각 기술 상용화 물꼬

삼성전자와 존스홉킨스대학 연구팀이 개발한 나노 박막 펠티어 소자와 고효율 펠티어 냉장고. 사진=삼성전자
 

삼성전자가 세계 최초로 고효율 펠티어 냉장고 실증에 성공하며, 차세대 친환경 냉각 기술 상용화 가능성을 열었다. 이번 연구는 미국 존스홉킨스대학교와의 산학협력 성과로, 관련 논문은 세계적 학술지 *네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)*에 게재됐다.

이번 성과는 펠티어(Peltier) 반도체 기반 냉각 기술에 나노 공정을 접목해 냉각 효율을 획기적으로 높인 데 의의가 있다. 특히 냉매 없이도 냉각이 가능해 향후 전자제품, 데이터센터, 의료기기 등 다양한 분야에서 친환경 대안으로 주목받고 있다.

펠티어 냉각은 반도체 소자에 전류를 흘려 면의 한쪽을 차갑게, 다른 쪽을 뜨겁게 만드는 원리를 이용한 기술이다. 냉매를 사용하지 않아 탄소배출과 화학물질 사용을 줄일 수 있는 장점이 있으며, 정밀 온도 조절이 가능해 고기능 제품에 적합하다.

이번 연구에는 삼성리서치 라이프솔루션팀과 존스홉킨스대 응용물리학연구소의 라마 벤카타수브라마니안(Rama Venkatasubramanian) 교수 연구진이 참여했다. 공동 연구팀은 나노 공정 기반 ‘고효율 박막 펠티어 반도체 소자’를 개발하고 이를 실제 냉장고에 적용해 상용 수준의 성능을 실증했다.

기존 증기 압축 방식보다 냉각 효율이 뛰어나면서도 냉매를 쓰지 않는 이 냉장고는 기술적·환경적 측면에서 의미 있는 전환점을 마련했다.

연구팀은 펠티어 소자의 양산 가능성과 경제성까지 고려한 생산 공정을 함께 개발했다. 기존 대비 냉각 효율을 약 75% 개선했으며, 나노 박막 증착 기술을 통해 소자의 소형화와 경량화도 달성했다.

특히 새 공정으로 사용되는 펠티어 소재량을 기존 대비 약 1/1000 수준으로 줄이면서 자원 효율성과 환경 부담을 크게 낮췄다. 이로써 향후 양산 가능성과 실질적인 제품 적용 가능성도 높아졌다는 평가다.

이번 기술은 단순한 가전제품을 넘어, 미래 에너지 효율화 시장에서 ‘무냉매 고정밀 냉각 기술’로서의 경쟁력을 확보한 것으로 분석된다.

삼성전자는 “이번 연구는 친환경 기술로의 전환이 이뤄질 수 있다는 중요한 신호”라며 “앞으로도 전자기기, 반도체, 데이터센터 등 다양한 산업에 접목 가능한 지속가능 기술 확보에 집중할 계획”이라고 밝혔다.