세계 에너지 소비의 10퍼센트 이상을 차지하는 냉동공조는 냉매를 사용하기에 소형화 한계, 소음 발생 및 환경오염 이슈가 존재합니다. 물론 고상 (solid state) 냉각으로 잘 알려진 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 열전 냉각소자를 활용하면 무소음 국소 냉각이 가능하나, 낮은 냉각 효율과 발열로 인한 제약이 큽니다.

한편, 전기장 인가 시 소재의 엔트로피가 변화하며 흡열/방열하는 전기열량(electrocaloric) 효과는 이론상 매우 높은 효율을 가질 수 있으며, 차세대 냉각 기술로 주목받는 연구 분야입니다. 주목할 점은 전기열량 소재 자체는 고상이지만, 기존 전기열량 연구에서는 열전달 매개체로 유체 또는 기계운동을 활용했기에 실질 냉각 소자 구동은 동적(dynamic)이며, 완전한 고상 시스템이라 할 수 없습니다.

  본 연구에서는 전기열량 소자에 열 트랜지스터를 접목해 무소음 완전 고상 냉각 소자를 구현하고자 합니다. 열전도율 조절이 가능한 열 트랜지스터와 전기열량 소자를 결합한다면 동적인 냉매나 전달체 없이 외부에서 전기장 인가만으로 열을 온도가 낮은 냉각부에서 온도가 높은 외부로 열을 비가역적으로 전달하는 것이 가능합니다.  이처럼 개발하고자 하는 고상 냉각 소자는 개발 전례가 없는 도전적인 연구이며, 향후 차세대 냉동공조 의 밑거름이 될 수 있을 것으로 전망됩니다.