• Course Information

​MECH707D​ / 열에너지 변환 기술 (Solid-State Thermal Energy Conversion)

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• Course Objective

환경 및 에너지 문제를 경감하기 위하여 최근 활발히 연구되고 있는, 고체물질 및 디바이스를 통해 열에너지를 전기에너지, 화학에너지 등 유용한 형태의 에너지로 변환하는 기술에 대해 소개한다. 이를 위해 강의 전반부엔 고체의 다양한 물성을 미시적, 통계적 관점에서 이해하기 위한 배경지식을 학습한다. 통계 및 양자역학, 고체물리, 열물리 등의 내용을 고체 실험을 수행하는 학생들이 이해하기 쉽도록 introductory 난이도로 강의한다. 강의 후반부엔 열에너지를 전기에너지로 직접 변환할 수 있는 열전 (thermoelectric) 기술을 중심으로, thermophotovoltaics, spin-caloritronics, thermochemical energy conversion 등 다양한 열에너지 변환 기술의 기본 원리 및 연구동향을 소개한다.

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• Prerequisites & Require

Thermodynamics

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• Grading

Homework 40%, Final exam 40%, Presentation 20%

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• Course Materials

Class notes

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• Course References

1. Thermodynamics, Kinetic Theory and Statistical Thermodynamics, Sears and Salinger, Addison-Wesley, 1986
2. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, H.B. Callen, John Wiley & Sons, 1985
3. Statistical Thermodynamics, C. L. Tien and J. H. Lienhhard, Hemisphere Publishing, 1979
4. Modern Physics, P.A. Tipler and R. A. Llwellyn, W. H. Freeman, New York, 2003
5. Introduction to Quantum Mechanics, D. J. Griffiths, Pearson Prentice Hall, 2004
6. Introduction to Solid State Physics, C. Kittel, John Wiley & Sons, 2004
7. Elementary Solid State Physics: Principles and Applications, M. Ali Omar, Addison-Wesley, 1994
8. Principles of the Theory of Solids, J. M. Ziman, Cambridge University Press, 1979
9. Direct Energy Conversion, 4th Edition, Stanley W. Angrist, Allyn and Bacon, 1982

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• Course Plan

Week 1 : Introduction, Review of thermodynamics, Kinetic theory of gases I
Week 2 : Kinetic theory of gases II
Week 3 : Statistical mechanics I (classical)
Week 4 : Introductory quantum mechanics I
Week 5 : Introductory quantum mechanics II, Statistical mechanics II (quantum)
Week 6 : Statistical mechanics III (quantum), Photons and Phonons
Week 7 : Phonons, Density of states
Week 8 : Midterm exam (break)
Week 9 : Band structure of Solids I
Week 10 : Band structure of Solids II, Transport phenomena in solids I
Week 11 : Transport phenomena in solids II
Week 12 : Thermoelectricity I
Week 13 : Thermoelectricity II
Week 14 : Spin-caloritronics
Week 15 : Thermophotovoltaics, Thermionic energy conversion, Thermochemical energy conversion
Week 16 : Final exam

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