소각로, 배기가스 등 폐열을 활용해 전기를 생산하는 세계 최고 수준의 열전발전 기술을 국내 연구진이 개발했다.
한국전기연구원(KERI, 원장 김호용) 창의연구센터 박수동 박사팀은 지식경제부 `에너지자원기술개발 사업`의 일환으로 최근 `중저온용 열전발전 모듈 및 시스템` 개발에 성공했다. 산업화 분기점인 10% 이상의 변환효율을 나타내 세계 최고 수준으로 평가된다.
연구팀은 먼저 차세대 열전발전 물질인 마그네슘 실리콘과 아연계 화합물질을 개발, 이를 소자화(전기를 만드는 최소단위 복합체 구성)하는데 성공했다. 이를 토대로 최대 12.1%의 에너지 변환효율을 나타내는 광대역 열전발전용 모듈을 개발했다. 12.1%의 변환효율은 동일한 온도 대에서 일본이 기록한 12%대에 이은 세계에서 2번째로 높은 효율 수치다.
산업용 폐열을 활용한 열전발전의 산업화·상용화에 가장 앞서 있는 일본을 따라잡을 수 있는 기술로 주목된다.
또한 연구팀은 자체 개발한 반도체 열전소재를 이용해 열전변환 효율이 높은 적층형 복합 모듈(저온 및 중온용 소자 이중 배치)시스템을 구현해 기술적 완성도를 입증했다.
연구팀은 현재 국내외에 13건의 특허를 출원했고 이중 5건은 국내 물질특허를 획득했다. 대기업 및 일부 중소기업과 기술이전을 협의 중이며 개발한 발전소자의 장기 신뢰성 평가 및 기업 맞춤형 소자화 개발을 추진할 계획이다.
박수동 박사는 “소각로 및 자동차 폐열 등을 재활용할 수 있는 세계적인 수준의 친환경 기술이다. 국내 열전발전 시스템의 대형화 및 상용화를 위해 빠른 시일 내에 기업에 기술을 이전하겠다”고 말했다.
한편, 열전발전은 서로 다른 두 종류의 금속 또는 반도체에 온도차가 생기면 전압이 발생하는 `제벡효과`를 이용해 열에서 전기를 생산하는 방식이다. 화석연료를 쓰지 않고 폐열로 전기 에너지를 만들 수 있다. 공장 및 자동차 폐열, 생활폐수 등 활용할 수 있는 열원이 다양하고 복잡한 장치 없이 고체 전자회로로 직접 발전이 가능하다. 이산화탄소 배출이 전혀 없고, 소음과 진동도 거의 없는 그린에너지 기술로 주목받고 있다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
