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유기고분자 열전재료

전문가 제언: ○ 화석연료인 석탄, 석유, 천연가스 등의 연소로 발생하는 열에너지를 높은 효율로 전기 에너지로 변환하는 것은 에너지 절약과 동시에 이산화탄소 등에 의한 지구온난화 문제의 해결에도 기여하는 전 지구적인 긴급 과제이다. 이 과제의 해결을 위해서는 연소 그 자체의 효율 향상은 물론 대기 중으로 그대로 배출되는 폐열과 배기가스 중에서 이용하지 못하는 저품위의 에너지로부터 전기에너지를 한계에 가까운 효율로 변환할 수 있는 시스템의 구축 및 그것을 위한 요소 기술의 연구 개발이 필요하다.

○ 열전재료란 도전재료 양단에 온도차를 주면 전기에너지가 발생되고 반대로 재료에 전기에너지를 주면 재료 양단에 온도차가 생기는 에너지 변환 재료를 말한다. 현재 열전 변환은 n형과 p형 반도체 열전재료를 이용하여 만든 열전 모듈로 온도차를 부여하여 발전기로 작동하기도 하며, 또한 전류를 열전모듈에 흐르게 하여 냉각기로 작동하기도 한다.

○ 열전발전은 온도차만 부여하면 발전이 가능한 특징 이외에 구조가 간단하고 소음이 없으며, 이용 열원의 선택 범위가 넓어 벽지용, 해저용, 우주용, 군사용 등의 특수 전원 장치로 이미 실용화되고 있다. 각종 산업 폐열이나 자연 에너지를 이용하는 대용량 열전 발전기술도 개발 중에 있다.

○ 열전재료 중 유기공액 고분자계 열전재료는 풍부한 자원, 경량, 유연성, 집적화 기술 등의 장점을 가지나 제백계수가 무기계 재료보다 낮고 n형에서 고도전성 재료가 없으며, 높은 도전율을 안정적으로 재현할 수 없다는 것 등의 문제가 과제로 남아 있어 아직 실용화에는 이르지 못하고 있다.

○ 각종 시스템으로부터 배출되는 폐열로부터 직접 전기에너지로 변환이 가능한 열전재료의 고성능화와 고효율인 열전발전 시스템의 구축에 대한 연구가 다양하게 수행되고 있다. 본고는 유기고분자계 열전변환재료의 개발 현상을 소개한 것으로 이 분야의 연구방향 설정에 유용하게 이용될 것으로 기대된다.

저자: Yoshikazu Shinohara
자료유형: 학술정보