산화물 열전변환재료의 온도차를 이용한 발전기술

전문가 제언

○ 이 자료는 산화물 열전변환재료의 온도차를 이용한 발전기술에 대해 서술하고 있다. 현재 지구온난화대책은 태양광발전이나 풍력발전 등의 재생에너지 이용이 주를 이루고 있으나 공장의 폐열을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 이와 같은 새로운 발전기술도 개발 및 보급되어야 할 것이다. 열전발전기술은 열에너지를 전기에너지로 변환시키거나 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 것으로서 열을 전력으로 직접 변환시키는 Seebeck효과와 역으로 직류와 통전에 의한 냉각이나 가열의 Peltier효과를 이용하고 있다.

○ 열전변환모듈의 에너지 변환부에는 기존의 발전설비나 냉난방 기기와 같은 기계적 구동요소가 없기 때문에 소음과 진동이 없고 발전 신뢰성이 높고 냉각과 가열이 가능하다는 것이 특징이다. 여기에 이용되는 재료는 열전도율이 낮고 금속과 같이 전기전도율이 높은 반도체이다. 열전반도체의 p형과 n형을 조합한 열전대가 이용되며 다수의 소자를 조합한 열전모듈로서 사용하는 것이 일반적이다.

○ 열전변환재료는 양 끝에 온도차를 주었을 때 전기에너지가 발생하고 반대로 재료에 전기를 주면 재료 양 끝에 온도차가 발생하는 에너지 변환재료이다. 열전변환재료는 사용 온도에 따라 크게 3종류로 분류되며 실온 부근의 저온영역(200도 이하)에서는 Bi2Te3계통 재료, 중온영역(200~500도)에서는 (Pb, Ge) 등의 Te계통 재료, 고온영역(500~1,000도)에서는 Si-Ge계, Fe-Si계 재료가 이용되고 있다.

○ 최근에 일본 도시바는 열전변환소자를 이용하여 열전발전시스템을 구축하는 기술을 개발하였는데 열전변환소자용 재료로는 일반적인 Bi-Te계를 선택하였다. 이를 모듈로 하였을 때 단위면적당 열전변환소자가 차지하는 비율은 기존의 2배인 80%로 하였고 성능지수는 1.0~1.1이고 온도차가 100도인 경우에 모듈의 열전변환효율은 3.6%이었다.

○ 우리나라의 삼성전자는 최근(2009년)에 열전변환 기능을 크게 향상시킨 새로운 열전변환소자인 인듐-셀륨계의 개발에 성공하여 에너지 변환효율을 12%까지 향상시켰다고 하였다.

저자

M.Minowa

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2010

권(호)

47(2)

잡지명

工業加熱

과학기술
표준분류

에너지

페이지

32~37

분석자

오*섭

분석물

• 산화물 열전변환재료의 온도차를 이용한 발전기술.pdf [383,908 byte]

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