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열전변환 경사기능재료의 연구개발 동향

전문가 제언: ○ 화석 에너지의 양은 점점 줄어들고, 지구 온난화로 지구환경의 파괴는 가속화되고 있기 때문에, 지구환경을 보전하고 언젠가는 닥쳐올 에너지 자원의 부족을 극복하기 위해 화석 에너지의 사용량을 줄이고 이산화탄소의 발생을 억제하는 동시에 안정적 에너지원의 확보와 에너지 절약을 위한 노력을 해야 한다.

○ 인구 증가와 산업발전에 따른 에너지 소비의 급증으로 이산화탄소는 증가하고만 있다. 이산화탄소를 줄이는 방법으로 에너지 효율화, 대체 에너지 개발 등 다방면으로 노력했으나 이산화탄소의 증가는 계속되고 있다. 여러 나라가 이산화탄소 배출량을 줄이려고 하고 있으며, 또한 불안한 유가에 대응하기 위해 신재생에너지의 개발과 보급에 노력하고 있다.

○ 새로운 에너지로 연료전지, 이차전지 등 분산 전원이나 태양광 발전, 풍력발전, 소규모 수력발전 등 재생 가능 에너지를 이용하려고 하고 있다. 열전 변환은 이들 새로운 에너지 시스템과 공존할 수 있을 것이다. 열전 변환이란 열과 전기 사이의 에너지 변환을 의미하며, 변환소자의 양쪽에 온도 차가 있을 때 소자 내부의 운반자가 이동함으로 기전력이 발생하는 현상이다. 열전변환 기술은 열전냉각과 열전발전 기술로 분류할 수 있다.

○ 이 논문에서 열전 변환 재료의 원리와 지금까지의 개발 과정을 설명하고 얻은 성과를 소개하였다. 열전 변환 재료는 발전뿐만 아니라 자동차용 냉?온장고, 냉정수기, 김치냉장고, 화장품 냉장고 등과 같이 다양한 제품에 적용되고 있으며, 국내 여러 회사가 냉매의 사용 없이 냉각할 수 있는 열전재료를 이용한 각종 냉방시스템을 개발하고 있다.

○ 국내에서도 열전 변환 재료를 열심히 연구하고 있다. 종래의 벌크 재료의 무 차원 성능지수 ZT의 최댓값이 1 정도로 에너지 변환 효율이 낮다. 최근 나노 선 열전재료의 ZT가 2.5~3배 정도 향상될 것으로 보고되었다. 이에 대하여 더 많이 연구하기 바란다.

저자: Kazuhiro HASEZAKI
자료유형: 학술정보