top of page

Thermal science & engineering

1.png

열 과학 및 공학(Thermal Science and Engineering)은 열, 온도 및 에너지의 전달, 변환 및 저장 메커니즘에 따른 물리적 현상을 이해하고 응용하는 학문입니다. 현대 산업 및 기술에서 열은 발전, 냉각, 전자기기 동작 등 다양한 과정에서 핵심적인 역할을 하며, 이러한 메커니즘을 정확히 이해하고 제어하는 것은 성능 개선 및 에너지 효율 향상에 필수적입니다. 특히 고체 기반 열 과학 및 공학은 단순하고 견고한 구조와 빠른 반응 속도 등의 장점으로 인해 미세하고 국소적인 열 관리 및 고성능 전자 및 소재 설계에서 필수적이며, 특히 반도체 및 나노기술 발전에 중요한 역할을 합니다. 고체 내에서의 열은 포논(phonon), 매그논(magnon) 등 다양한 준입자의 거동 및 상호작용에 의해 전달되며, 이에 대한 깊은 이해를 통해 새로운 열 효과를 발견하고 더 높은 성능의 물질을 개발할 수 있습니다. 우리 연구 그룹은 이러한 준입자들의 거동을 분석하고, 이를 응용하는 연구를 수행하고 있습니다.

Thermal Science and Engineering is the study of understanding and applying the physical phenomena related to the mechanisms of heat, temperature, and energy transfer, conversion, and storage. In modern industries and technologies, heat plays a key role in various processes such as power generation, cooling, and the operation of electronic devices. Accurately understanding and controlling these mechanisms is essential for improving performance and enhancing energy efficiency. In particular, solid-state thermal science and engineering is essential for precise and localized thermal management and high-performance electronic and material design due to its advantages of simple and robust structures and fast response times, which are especially important for the advancement of semiconductors and nanotechnology. Heat transfer in solids occurs through the behavior and interaction of various quasiparticles, such as phonons and magnons. A deep understanding of these mechanisms can lead to the discovery of new thermal effects and the development of higher-performance materials. Our research group analyzes the behavior of these quasiparticles and conducts research to apply these insights.

[세부 연구 주제]
1. Transverse thermoelectric effect

[연구실 논문 실적]

2. Thermal magnon engineering

[연구실 논문 실적]

   J. S. Kim, H. Jin et al., In preparation
   J. S. Kim, H. Jin et al., In preparation
   J. S. Kim, H. Jin et al., In preparation

    S. J. Park, H. Jin et al., Matter (2024)

       Headline 1 - MK News

​       Headline 2 - Chosun Biz

​       Headline 3 - Donga Science

​       Headline 4 - Herald News

3. Magnon valves for next-generation magnetoresistive random access memory (MRAM)

​​[관련 과제]

    SRFC-MA2002-02

Thermoelectric generation

2.png

현대 산업과 운송 부문에서는 막대한 양의 폐열이 발생하며, 이를 보충하기 위해 더 많은 화석연료가 소비됩니다. 하지만 이 버려지는 열을 효과적으로 회수해 전기에너지로 변환할 수 있다면, 에너지 효율을 혁신적으로 높이고, 화석연료 의존도를 줄이며, 탄소 배출 저감에도 기여할 수 있습니다. 우리 연구 그룹은 열전 발전(thermoelectric generation)을 통해 이러한 가능성을 실현하고, 궁극적으로 지속 가능한 사회 구현에 기여하고자 합니다.

열전 발전은 열에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 기술로, 열전 소재, 전극, 세라믹 기판, heat sink 등으로 구성된 모듈을 통해 구현됩니다. 우리 연구 그룹은 열전 소재의 합성과 물성 제어부터 모듈 설계 및 최적화까지 아우르는 다학제적 연구를 수행하며, 기존 열전 발전 기술의 효율을 극대화하고 차세대 열전 발전 기술을 탐색합니다.

In modern industries and transportation sectors, a massive amount of waste heat is generated, leading to increased fossil fuel consumption to compensate for energy losses. However, if this waste heat can be effectively recovered and converted into electrical energy, we can significantly enhance overall energy efficiency, reduce dependence on fossil fuels, and mitigate carbon emissions. Our research group aims to realize this potential through thermoelectric generation, ultimately contributing to a more sustainable society. Thermoelectric generation is a technology that directly converts heat into electricity using modules composed of thermoelectric materials, electrodes, ceramic substrates, and heat sinks. Our research group conducts multidisciplinary studies spanning from the synthesis and property control of thermoelectric materials to module design and optimization. Through this approach, we strive to enhance the efficiency of existing thermoelectric power generation technologies and explore next-generation thermoelectric solutions.

[세부 연구 주제] 
1. High-performance thermoelectric (Seebeck) materials and modules

2. Transverse thermoelectric materials and modules

[연구실 논문 실적]

    J. Ha, H. Jin, et al., In preparation

    H. Yu, J. Park, H. Jin, et al., In preparation

    K. M. Bang, H. Jin, et al., Applied Energy (2024)

    M. Y. Kim, H. Jin, et al., Energy & Environmental Science (2021)

       Headline 1 - Herald News

       Headline 2 - Phys.Org News

       Headline 3 - Kyongbuk News

    M. Y. Kim, H. Jin, et al., Advanced Science (accepted)

3. Transverse thermoelectric heat flux sensors

​[연구실 논문 실적]

    H. Yu, H. Jin, et al, In preparation

    K. M. Bang, H. Jin, et al., Applied Thermal Engineering (2025)

Solid state cooling & thermal management

3.png

기존의 응축기 기반 냉각 시스템은 냉매에 의존하며, 크기가 크고 구조가 복잡하다는 한계를 가지고 있습니다. 또한, 냉매로 인한 지구 온난화 문제와 낮은 에너지 효율성에 대한 우려가 커지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 열전 냉각, 자기 냉각과 같은 고체 냉각 기술이 유망한 솔루션으로 주목받고 있습니다. 이 기술들은 냉매 없이 고체 재료를 이용해 열을 직접 전달함으로써, 구조를 단순화하고 소형화가 가능하며 환경 친화적인 특성을 갖추고 있습니다. 이에 따라 전자기기 및 배터리 열관리 시스템을 포함한 다양한 산업 분야에 활용될 것으로 기대되고 있습니다. 저희 연구 그룹은 소재 개발, 장치 설계, 시스템 통합에 이르는 종합적인 연구를 수행하며, 차세대 고체 냉각 기술을 선도하고 산업 분야의 열관리 혁신을 주도하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Conventional condenser-based cooling systems rely on refrigerants and are constrained by their large size and complex structures. Moreover, growing concerns over the global warming potential of refrigerants and their low energy efficiency have become significant issues. As an alternative, solid-state cooling technologies, such as thermoelectric and magnetocaloric cooling, have emerged as promising solutions. These systems operate without refrigerants, using solid materials to directly transfer heat, which enables simpler designs, miniaturization, and enhanced environmental sustainability. They are expected to be applied across various industries, including electronics and battery thermal management systems. Our group carries out comprehensive research covering materials development, device design, and system integration, aiming to lead the advancement of next-generation solid-state cooling technologies and to drive innovation in thermal management for industrial applications.

[세부 연구 주제] 
1. Thermal management of semiconductor devices using thermoelectric cooling

[연구실 논문 실적]

    J. Park, H. Jin, et al., Energy Conversion and Management (accepted)

    S. J. Park, H. Jin, et al., Applied Thermal Engineering (2023)

    S. J. Park, H. Jin, et al., Applied Thermal Engineering (2022)

    K. M. Bang, H. Jin, et al., ACS Applied Electronic Materials (2021)

2. Thermal management through temperature distribution prediction using artificial intelligence

POSTECH_로고_03_수정 (1)_edited.png
로고 2.png

(37673) 경상북도 포항시 남구 청암로 77 제5공학관 기계공학과
Tel ) 054-279-2180. E-mail: hgjin[at]postech.ac.kr

(Please use (type) @ instead of [at] to prevent the random collection of email addresses)

Copyright ⓒ Postech Thermal & Energy Lab. All Rights Reserved.

bottom of page