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제철소의 폐열을 이용한 열전발전

전문가 제언: ○ 열→전기 변환의 열전발전(Thermoelectric Generation)과 전기→냉각 변환의 열전냉각(Thermoelectric Cooling)으로 통칭되는 열전변환은 주로 반도체재료에서 나타나는 현상으로서 이의 물리적 이론과 응용원리는 1940년대부터 알려져 왔으나 산업적 응용은 크게 발전하지 못하였다.

○ 열전발전은 구동부분이 없어 구조가 간단하고 고장이 적으며 소형경량의 시스템 구성이 가능하여 이동식 전원장치, 위성용 전원, 무인기지국의 전원, 사막이나 산간지역의 벽지용 전원 등 주로 군사용 목적에 응용되어 왔다.

○ 열전발전의 열원으로서 해양온도차, 지열, 연돌배출가스, 각종의 공장폐열 등을 활용하는 연구는 많이 진행되어 기술적 가능성은 제시되고 있으나 열전재료의 성능, 에너지변환 효율, 발전단가 등의 면에서 경제성의 확보가 어렵기 때문에 실용화에는 이르지 못하고 있다.

○ 그러나 고유가시대를 맞아 폐에너지의 회수이용에 대한 필요성이 높아지고 있고, 재료기술도 결정격자 제어나 나노구조 제어 등과 같은 신기술이 구사되어 변환 효율이 우수한 고성능 재료가 개발되고 있으므로 열전발전의 활용도는 커질 것으로 전망된다.

○ 제철소의 폐열은 제선–제강–압연으로 구성되는 전 공정에 걸쳐 다양하게 발생하나 연속공정 시스템이므로 공정설비에 근접시켜 열전발전장치를 설치하기에는 여러 가지 제약이 따를 것이므로 이용대상의 열원 선택에는 조업기술자와 면밀한 검토가 이루어져야 한다.

○ 본 보고에서 검토한 제강용 아크로의 배출 가스를 활용하는 열전발전은 소각로의 적용 예에서 검증된 바와 같이 기술적으로는 충분히 가능할 것이나 배출 가스의 열을 원료(고철)의 예열에 이용하는 기존의 방법과 어느 것이 에너지 활용 면에서 유리한지 검토해 볼 필요가 있다.

저자: Tsuyoshi Tosho, Toshiyuki Watanabe, Noriyuki Okinaka, Tomohiro Akiyama
자료유형: 학술정보