태양에너지 수집을 위한 열전변환재료

전문가 제언

○ 열전변환발전기의 핵심소재인 열전변환재료는 금속간화합물, 금속화합물 및 산화물계 열전변환재료 등이 개발되고 있다. 저온재료 Bi2Te3, 중온재료 AgPb18SbTe, 고온재료 Ba8Ga16Ge3 및 Heusler alloy, 산화물계 저온형 SrTiO3(STO), 중온형 NaxCo2O4, 고온형 Bi2Sr2Co2Oy 등이 개발되고 있으며 본고에서는 STO에 La나 Nb을 도프한 n형 축퇴반도체와 TiS2계 저온열전 황화물계 재료를 이용하여 DSSC와 조합한 디바이스의 에너지변환효율을 향상시키기 위한 재료개발과 응용에 특징이 있다.

○ 현재 실용화되고 있는 열전재료인 Bi2Te3, PbTe계(ZT=0.8@800K) AgSbTe2-GeTe(TAGS : ZT=1.3@700K)는 Te이 유해하고 고가이므로 이들 대체 재료로 Skutterudite(CoSb계)나 Heusler alloy계의 ZrNiSn계, 약 400℃에서 ZT가 1.4 이상인 Ti0.3Zr0.35Hf0.35NiSn0.94Sb0.08 등이 개발되고 있다. (BiS)1.2(TiS2)2는 400℃에서 ZT가 1.4 이상을 보이고 Heusler계 보다 저가이고 무공해성의 특징이 있으므로 저온황화물계 열전재료개발이 기대된다.

○ 열전변환재료는 색소증감태양전지(DSSC)와 조합하여 디바이스를 제작하는 방법이 간단하고 에너지 변환효율을 향상시키는 특징이 있으므로 태양열병합발전에도 효과가 있다고 생각된다. 특히 무공해이고 자원도 비교적 풍부한 Fe2VAl0.9Si0.1 n형 소자를 이용한 고강도열전모듈을 개발하여 자동차 머플러 배기열을 전기로 전환시킨 예도 있으며, 이외에도 열전재료의 용도는 폐열을 에너지로 회수하는 중요한 재료이다.

○ 우리나라의 한국세라믹기술원에서 skutterudite계 모듈을 제작하여 200W 이상의 출력을 얻었고, 한국교통대학교/친환경에너지부품센터에서는 Mg2Si1-xSnx에 Bi 도핑, LazFe4-xCoxSb12-ySny 등 여러 소재의 합성과 열전특성에 관한 연구를 하고 있으며, 이외에도 한국전기연구원, 한국기계연구원 및 여러 대학 등에서 연구하고 있으므로 자동차, 태양열발전소, 열을 이용하는 금속공장 등에서 폐열을 회수할 수 있도록 열전변환재료와 모듈이 개발되기를 기대하는 바이다.

저자

Kunihito Koumoto

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

32(4)

잡지명

機能材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

14~19

분석자

황*길

분석물

• 태양에너지 수집을 위한 열전변환재료.pdf [254,253 byte]

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