자동차 머플러, 발전기가 되다?..폐열 활용한 발전기술 국내서 개발

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[데일리카 박경수 기자] 국내 연구진이 자동차 배기관에서 전기를 생산하는 기술을 개발했다. 고온의 가스가 흐르는 배기관 내부와 바깥 온도차이로 전기를 만드는 방식이다.

울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 연구진은 열전소재 입자에 금속을 첨가해 3D 프린팅 가능한 고효율 열전 잉크 소재를 개발했다고 17일 밝혔다.

열전소재를 이용한 열전발전기. 사진 UNIST </figcation>

연구진에 따르면 해당 기술은 열전 발전기를 파이프 형태로 만들어 쓰는 방식이다. 별도의 발전기를 열원(파이프)에 붙여 쓸 때보다 열손실이 적고 효율적이라는 것이 연구진 설명이다. 제조된 열전 발전기의 출력전력밀도는 300℃의 온도 차이에서 154㎽/㎠다.

연구진은 납-텔루라이드 입자(PbTe)로 열전 잉크 소재를 만들었다. PbTe 입자가 일반적인 내연기관차의 배출가스 온도인 400~800도에서 열전성능이 우수해서다. 잉크 소재는 찰흙처럼 고정된 모양을 유지하면서도 쉽게 변형할 수 있다. 입자 표면의 정전기(전하)가 점탄성을 유발하기 때문이다.

점탄성 열전 잉크 소재 제조 원리. 사진 UNIST </figcation>

연구진이 실험한 결과 이렇게 개발한 열전 잉크 소재는 점탄성을 띤 잉크 형태로 합성된 뒤에도 성능 저하가 없었다는 점이 확인됐다. 또 파이프관에 500도의 뜨거운 기체가 흐르는 상황에서도 발전 능력이 1.8배 이상 높았다.

채한기 UNIST 신소재공학과 교수는 “열전소재 분야에 3D 프린팅을 활용할경우 기존 소재의 한계를 극복 할 수 있다”며 “열전소재뿐만 아니라 다양한 분야에 응용될 수 있다”고 말했다.

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