공장 배기관 속 열을 전기로···발전기 제작 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 온도가 높은 폐가스가 흐르는 엔진 배기관을 열전 발전기로 쓸 수 있게 될 전망이다.

손재성 교수(왼쪽)와 채한기 교수(오른쪽).(사진=울산과학기술원)

울산과학기술원(UNIST)은 손재성·채한기 신소재공학과 교수와 김성엽 기계공학과 교수팀이 열전소재 입자에 금속을 넣어 효율이 높은 열전 잉크 소재를 개발했다고 27일 밝혔다.

열전소재로 배기관을 만들면 가스가 흐르는 배기관 내부와 바깥의 온도 차이 때문에 소재 내에 전기를 만드는 힘(기전력)이 생긴다. 여기에 전극을 추가하면 전기를 뽑아 쓸 수 있다. 열전 발전기를 파이프 형태로 만들어 바로 쓰기 때문에 사각 평판 형태 열전 발전기를 파이프(열원)에 붙여 쓸 때와 달리 열손실이 적다.

연구팀은 400도에서 800도의 배기가스 온도에서 열전성능이 우수한 납-텔루라이드 입자로 열전 잉크 소재를 만들었다. 점탄성을 띤 잉크 형태로 합성해 성능이 낮아지지 않게 만들었다.

파이프관에 500도의 뜨거운 기체가 흐르는 상황을 가정해 시뮬레이션 했을때 파이프형 열전 발전기는 파이프 위에 부착된 열전발전기보다 발전 능력이 1.8배 이상 높게 나타났다.

손재성 교수는 “기존 열전 발전기는 공정에 한계가 있어 직육면체 열전 소재들로 이뤄진 평판 열전 발전기가 대다수였다“며 ”이번 연구로 공장 배기관이나 수송수단 배기관의 열을 전기로 효율적으로 바꿀 수 있게 됐다“고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 지난 15일자로 게재됐다.