산화물계 모듈의 열전발전 기술

전문가 제언

○ 열전발전은 서로 다른 두 종류의 금속 또는 반도체에 온도 차이가 있으면 전압이 발생하는 제베크 효과(Seebeck effect)를 이용하여 열을 전기를 변환시키는 기술이다. 화석연료를 사용하지 않으며 폐열을 전기에너지로 직접 회수할 수 있다. 특히 공장이나 자동차의 폐열, 생활 폐수 등의 열원을 활용할 수 있으며 다양한 고체 전자회로를 통해 직접 발전을 할 수 있기 때문에 복잡한 장치가 필요 없고 기존의 발전방식에 비해 구조가 간단하다는 장점이 있다.

○ 또한 전기를 생산할 때 이산화탄소가 배출되지 않고 소음과 진동이 거의 없다. 최근 한국전기연구원에서는 열전발전 기술개발을 추진하여 세계 최고 수준의 중-저온용 열전발전 모듈 및 시스템 개발에 성공하였다고 발표하였다. 산업화에 필요한 10% 이상의 에너지 변환효율을 가지고 있는 친환경 고성능 열전발전 모듈의 개발에 성공함으로써 열전발전기술을 상용화할 수 있는 획기적인 기술로 평가되고 있다.

○ 최근 에너지자원 고갈 및 화석연료에 의한 환경오염이 큰 문제가 되고 있는데 열전발전기술을 이용하면 막대한 양의 폐열을 효과적으로 사용할 수 있어 선진국들은 열전발전기술의 실용화에 주목하고 있다. 일본에서는 자동차나 공장의 배기가스에 포함된 섭씨 300~500도의 열을 회수하여 재사용하는 것을 추진하고 있다. 기존의 열전발전시스템에 사용되고 있는 Bi-Te계 재료는 사용 제한온도가 250도이고, 또한 중온영역에서 유망한 것으로 알려진 열전변환재료에는 납 등의 유해한 원소를 포함하는 경우가 많아 실용화에 장애가 되어 왔다.

○ 따라서 중온영역에서 높은 성능을 가진 새로운 재료의 개발이 필요하였는데 최근에 이에 대한 여러 연구결과들이 발표되고 있다. 일본의 산업종합연구소는 구리와 황을 포함한 친환경적 광물에 주목하였는데 자연계에 존재하는 황화물질인 테트라헤드라이트와 거의 같은 조성을 가진 재료를 인공적으로 합성하여 실온 부근에서 비교적 높은 열전변환 성능을 가진 재료를 개발하였다고 발표하였다. 또한 미국 Michigan 주립대학의 연구팀은 테트라헤드라이트에서 Zn과 Fe를 치환한 재료에서 높은 열전변환 성능이 나타난다고 보고하고 있다.

저자

Masahiro Minowa

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2013

권(호)

92(5)

잡지명

日本エネルギ―學會誌

과학기술
표준분류

에너지

페이지

377~381

분석자

오*섭

분석물

• 산화물계 모듈의 열전발전 기술.pdf [323,075 byte]

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