국내 연구팀이 버려지는 열을 전력으로 변환해 효율 높은 하이브리드 열전지를 개발했다. 사물인터넷(IoT) 소자 및 센서 등의 동력원으로 활용 가능할 전망이다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 이호춘 에너지공학전공 교수연구팀이 전기화학 열전지에 농도차 전지를 결합, 효율적 폐열-전력 변환 기술을 구현했다고 14일 밝혔다.
산업 공정, 지열, 인체에서는 많은 열이 발생하지만 생산과 소비 과정에서 이같은 폐열은 대부분 버려진다. 최근 기술 발전으로 이를 전기 에너지로 변환해 지속가능한 청정 에너지원으로 사용 할 수 있게 됐다.
폐열을 전기 에너지로 변환하기 위해 최근 연구되고 있는 방법은 전기화학 열전지를 이용하는 것이다. 이는 기존 열전소자와 비교해 높은 제베크 효과, 낮은 재료 및 공정비용, 전지 설계 유연성의 장점이 있지만 모듈 구성과정에서 성능이 떨어지는 단점이 있다.
연구팀은 열전지 성능을 높이기 위해 농도차 전지가 결합된 하이브리드 열전지를 고안했다. 농도차 전지가 결합된 하이브리드 열전지는 고온부에서만 요오드 이온이 소모되므로 고온부-저온부의 요오드 이온 농도차이가 발생하는데 이 농도차는 형성된 탄산 리튬층에 의해 장시간 유지되면서 추가 기전력을 생산하게 된다.
이호춘 교수는 “하이브리드 열전지의 제베크 상수와 열-전기변환 효율은 이제까지 보고된 N형 열전지 중에서 가장 높은 값”이라며, “추가 연구를 통해 현재 다소 부족한 하이브리드 열전지의 내구성을 개선하게 되면, 폐열로부터 생산된 전력을 동력원으로 사용하는 다양한 응용분야에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자 지원사업의 지원을 받아 수행돈 이번 연구는 DGIST 에너지공학전공 김경구·박기성 박사와 강준식 석박통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 에너지분야 국제 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널' 12월호에 게재 예정이다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
