열전발전기술의 개발동향

전문가 제언

○ 오늘날 선진국 등에서 소비되는 에너지 중 약 2/3는 사용되지 않는 상태의 배열로 대기나 바다로 방출되고 있다. 그 중에서 1%만 회수할 수 있어도 화석연료 및 에너지절약과 지구온난화 방지에 큰 역할을 할 수 있을 것이다. 일본의 경우에 연간 수억 톤(석유 환산)의 일차에너지가 소비되고 있는데 전력 등의 이차에너지로 변환되는 과정에서 60% 이상의 에너지가 이용되지 않고 발열을 통해 대기나 바다로 버려지고 있다.

 

○ 따라서 에너지자원 고갈과 에너지안보 및 환경문제 등의 측면에서는 폐열에너지의 회수 및 이용이 적극적으로 요구되고 있다. 그러나 폐열은 발전소, 공장, 자동차, 가정 등에서 다양한 형태로 무수히 많은 폐열원을 통해 배출되고 있기 때문에 이를 회수하기가 어렵고 또한 대부분 200℃ 이하의 낮은 온도로 배출되고 있어 터빈과 같은 지금까지의 에너지 변환기술로는 이용하기가 거의 거의 불가능하다.

 

○ 이렇게 소규모로 분산되어 발생하는 저온의 폐열을 효율적으로 이용하는 방법으로는 열전발전이 크게 주목을 받고 있는데 에너지 변환효율이 규모에 의존하지 않고 저온의 폐열에도 발전이 가능한 장점이 있기 때문이다. 열전발전은 열전재료에 온도차를 부여함으로 전력을 얻는 발전기술이며 p형과 n형의 열전재료를 직렬로 접속한 전기회로를 구성하고 있다. 즉, 폐열을 이용하여 열전재료의 한쪽을 가열함으로 전력을 얻을 수 있기 때문에 에너지 회수와 재이용이 가능하다.

 

○ 열전발전효과가 높은 재료는 200℃ 이하의 영역에서는 비스무스(Bi)와 텔루르(Te)를 이용한 금속화합물이 있다. 현재에도 일본 등의 선진국과 우리나라에서 Bi-Te계 발전재료에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있으며 수 % 정도의 높은 에너지 변환효율을 가진 장치도 개발되고 있다. 그러나 Bi와 Te는 희소금속으로 자원매장량이 적은 것이 문제이다. 특히 Bi는 자원이 편중되어 있는 문제가 있고 또한 전 세계의 막대한 양의 폐열을 회수 및 이용하기 위해서는 열전발전소자의 대량 보급을 생각해야 하기 때문에 열전재료의 성분원소로 재료 공급에 문제가 없는 새로운 열전재료의 연구개발이 필요한 실정이다.

저자

Takenobu Kajikawa

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

355~362

분석자

오*섭

분석물

• 열전발전기술의 개발동향.pdf [356,751 byte]

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