삼성전자, ‘펠티어 냉각’ 등 차세대 기술로 두각 [뉴테크로 위기탈출]

친환경·비화학적 차세대 냉각 방식

▲나노 박막 펠티어 소자와 고효율 펠티어 냉장고 (사진제공-삼성전자)

삼성전자가 존스홉킨스대학교 응용물리학연구소가 산학협력을 통해 진행한 ‘차세대 펠티어 냉각 기술’ 연구가 미국 R&D 월드 매거진이 주관하는 ‘2025 R&D 100 어워드’의 ‘100대 혁신 기술’로 선정됐다.

28일 R&D 월드 매거진은 삼성리서치 라이프솔루션팀과 존스홉킨스대 연구진이 세계 최초로 나노 공학 기술을 활용해 ‘고성능 박막 펠티어 반도체 소자’를 새롭게 개발하고, 이를 활용한 고성능 펠티어 냉장고를 실증하는데 성공했다고 수상 이유를 밝혔다.

또 연구팀은 기존과 완전히 다른 반도체 박막 증착 방식의 생산 공정을 도입해 기존 냉매 대비 냉각 효율을 약 75% 향상시키고, 소형화·경량화도 동시에 달성했다고 언급했다.

펠티어 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않는 친환경·비화학적 차세대 냉각 방식이다. 빠르고 정밀한 온도 제어가 가능하다.

이를 통해 △가전 △반도체 △의료기기 △전장 △데이터센터 등 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성이 주목받고 있다.

삼성전자는 존스홉킨스대학교 응용물리학연구소가 산학협력을 통해 진행한 ‘차세대 펠티어 냉각 기술’ 연구도 진행했다. 연구 논문은 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다.

펠티어 냉각은 펠티어 반도체 소자에 전기를 가하면 한쪽 면은 차가워지고 다른 면은 뜨거워지는 효과를 활용한 기술이다.

고효율 펠티어 냉각의 상용화를 위해서는 펠티어 반도체 소자의 냉각 효율이 무엇보다 중요하다. 연구팀은 기존과 완전히 다른 반도체 박막 증착 방식의 생산 공정을 도입해 기존 대비 냉각 효율을 약 75% 향상시키고, 소형화·경량화도 동시에 달성했다.

포스텍과의 산학협력으로 진행한 ‘초소형 안구 카메라용 메타렌즈’ 연구 논문도 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스‘에 게재됐다.

삼성전자는 혁신적인 아이디어 제시부터 실제 구현과 검증까지, 전 과정을 아우르는 체계를 통해 차세대 광학소자 개발과 다양한 디바이스 차별화 가능성을 확인했다.

특히 이번 성과는 확장현실(XR) 디바이스의 두께와 무게를 줄이고, 스마트폰 카메라의 높이를 낮춰 일명 ‘카툭튀(스마트폰에서 카메라만 튀어나오는 현상)’ 개선 가능성을 보여 줬다. 기존 메타렌즈 상용화를 가로막았던 한계들을 극복했다는 점에서 의미가 크다.