마그네슘실리사이드 열전발전의 실용화

전문가 제언

○ 열전변환재료는 금속이나 반도체와 같이 전기가 통하는 일부를 가열하여 온도차가 발생하면 온도구배에 의해 전압이 발생하는 현상을 이용하여 열을 전기로 직접 변환할 수 있는 재료이다. 그러므로 열전변환재료를 이용하면 지금까지 버려지던 폐열이나 다른 불필요한 열을 전기로 변환하여 에너지 낭비를 줄일 수 있고 결과적으로 화석연료를 덜 사용함으로써 지구온난화 방지에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

 

○ 마그네슘실리사이드(Mg2Si)는 열전변환재료로 오랜 역사를 가지고 있지만 합성 측면에서는 상태도가 단순한 계이기 때문에 고품질 결정의 제작이 어렵다. 그러나 Mg2Si는 자원이 풍부하고 유해성이 없으며 가격이 저렴하여 열전발전을 위한 에너지 변환재료로 최근에 크게 기대되고 있다. 이를 열전발전에 광범위하게 사용하게 되면 배열의 재자원화와 CO2 삭감에 크게 기여할 수 있을 것이다. 실제로 2012년에는 Mg2Si 열전발전모듈의 실용화를 위한 시제품이 출시되었다.

 

○ 아직까지는 열전발전이 널리 보급되지 않고 있는데 가장 큰 이유는 열전변환재료 때문이다. 기존의 재료는 희귀하고 독성이 강한 비스무트나 텔루르, 안티몬, 납과 같은 중금속이 많이 사용되었는데 가격이 비쌀 뿐만 아니라 환경이나 인체에도 나쁜 영향을 미칠 우려가 있고 금속이나 반도체와 같이 전기가 통하는 물질을 주로 사용하기 때문에 에너지 손실이 발생하고 발전효율이 떨어짐으로써 그 용도가 제한되어 왔다.

 

○ 우리나라에서도 대학과 연구소를 중심으로 서로 다른 재료의 양단간에 온도차가 있을 때 전압이 발생하는 Seebeck효과를 이용한 열전발전기술, 역으로 직류전류를 흘려주었을 때 양단간에 온도차가 발생하는 Peltier효과를 이용하는 열전냉각의 원리에 대한 연구 등 열전변환재료의 개발이나 열전냉각에 대한 연구가 활발히 진행되어 이미 상당한 수준에 도달하였으나 아직까지는 미국, 일본 등의 선진국에 비해 그 수준이 뒤져있다. 열전발전은 자원절감과 환경보존 측면에서 매우 유망한 미래기술이기 때문에 우리나라에서도 이에 대한 연구를 강화할 필요가 있다.

저자

Tsutomu Iida

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

369~376

분석자

오*섭

분석물

• 마그네슘실리사이드 열전발전의 실용화.pdf [347,000 byte]

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