에너지전문 연구소기업 성하에너지(대표 장윤희)는 4년 만에 독자 개발한 고효율 열전기술을 본격 상용화한다고 8일 밝혔다.
열전기술은 열전냉각과 열전발전으로 나뉘는데 성하에너지는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 열전냉각기술과 제백 효과(Seebeck Effect)를 이용한 열전발전기술을 개발했다.
펠티어 효과는 어떤 물체 양쪽에 전위차를 걸어주면 전류와 함께 열이 흘러 양쪽 끝에 온도차가 생기는 현상이며 제백 효과는 서로 다른 두 개 금속 접합부 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상을 말한다.
성하에너지는 열저항을 제로화한 '워터블럭(수냉식 쿨링에 쓰이는 부품)'을 개발, 펠티어와 제백 효과를 동시에 구현했다. 열전 기술을 개발하고 있는 글로벌 기업들도 이 두 가지 기술을 동시에 구현한 곳은 없다.
열전소자 펠티어 효과를 이용해 열전냉각모듈도 개발했다. 냉매 압축·팽창에 의해 냉각 효과를 얻는 기존 냉각장치와 달리 기계적으로 움직이는 부분이 없고 순환하는 액체도 없어 냉각장치 수명이 길고 누수도 생기지 않는다. 컴프레서가 없어 소음이 없고 부피가 작으며 냉각용량에 따라 장치 크기를 조절할 수 있다.
열전냉각기는 다양한 규모의 냉각용량에 대응할 수 있으며 캠핑·휴대용 쿨러, 각종 전자부품 및 소형 기계부품 냉각에 주로 사용된다. 크게는 선박, 잠수함 등에도 적용 가능하다. 특히 피드백 전자회로를 탑재해 냉각대상의 온도를 ±0.01℃ 범위로 조절할 수 있어 정확한 온도제어가 필요한 반도체, 정밀화학, 바이오 분야에 적용되고 있다.
펠티어 효과 역반응인 제백 효과를 기반으로 열전발전모듈도 이미 개발했다. 200도 이하 열원에 대응할 수 있는 비스무스-텔라루라이드 계열 기반 상온용 열전소자와 열전발전모듈이다. 현재 200도 이상 중·고온 열원에 대응한 상용열전모듈도 개발하고 있다. 열전발전기술은 특히 차량폐열과 선박폐열, 산업폐열 회수를 위한 대안기술이라 혼다, BMW, GM 등 글로벌 자동차메이커들이 앞다퉈 기술 개발에 투자하고 있는 상황이다.
성하에너지가 개발한 열전냉각 및 열전발전기술은 유지보수가 필요 없고 수명이 반영구적이다. 기존 냉각기술과 발전기술로 대응하기 힘든 다양한 산업분야에 응용 가능하다. 소음 없는 냉장고와 캠핑용 쿨러, PCR 장비 등 틈새 분야에 지속적인 수요 창출이 기대된다. 열전모듈 제작기술에 대한 특허도 확보해 열전기술 응용 제품화에 걸림돌이 없다.
장윤희 성하에너지 대표는 “특허를 확보한 열전기술은 지구온난화에 대응할 수 있는 대안기술이다. 폐열회수를 통한 화석연료사용량과 온실가스 배출을 줄일 수 있다”며 “지속적 연구개발과 실증화를 통해 올해 골프장 이동카트 전용 에어컨과 전기상용차 관련 콜드체인 등에 상용화해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
정재훈기자 jhoon@etnews.com
