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열을 전기로 변환하는 친환경 자재 개발
日 나고야대 연구팀, 2022년 실용화 가능
2017년 12월 04일 (월) 박영식 elenews@chol.com

일본 나고야공업대학 연구팀은 고성능으로 환경부하가 적은 열전변환자재를 개발했다. 철, 바나듐, 알루미늄을 원재료로 하고 변환 성능은 400~500℃ 정도가 피크로 900℃까지 변환 가능하다.

기존 비스무트 텔루륨 합금 및 납 텔루륨 합금과 같이 유해하거나 고가가 아니라는 점에서 자동차 부품 제조업자 등과 공동으로 2022년을 목표로 양산기술을 개발해 실용화한다는 계획이다.

열전변환재료는 폐열을 회수하고 열을 전기로 직접 전환한다. 고온역대와 저온역대의 온도차에 따라 재료 내에서 전자가 움직여 전류가 발생하는 구조이다. 원재료의 차이에 따라 전자가 고온역대로부터 저온역대로 움직이는 재료와 저온역대로부터 고온역대로 움직이는 재료로 분류해서 제작해 상호 교차하는 회로를 형성한다.

열은 자동차의 배기가스 및 공장설비의 폐열 이용을 염두에 두고 있다. 자동차 부품 제조업자 및 산업기술종합연구소와 공동으로 자동차 배기구의 외부 주변에 장착해서 열을 회수하는 구조로 테스트하고 있다.

복수의 원재료의 균형 및 기타 금속재료를 혼합하는 등 아주 소량으로도 출력 100W를 내도록 개량한다는 계획이다.

자동차 배기가스 이용 이외에 실온에서 작은 온도차를 이용해 IoT 센서 등 센서용 전원으로서 활용도 예상하고 있다. 공장설비 대상으로는 고온에도 변환 성능이 높은 재료를 개발한다.

같은 재료로 열전변환재료의 연구개발은 해외 여러 국가가 수행하고 있지만 일본은 이 분야의 연구는 철수한 상황으로 현재는 없는 것으로 알려져 있다.

열전변환에 의한 발전은 가동부가 필요 없어 반영구적으로 사용가능하며, 지속가능한 사회를 실현할 수 있는 재료로 부각돼 실용화에 박차를 가하고 있다.

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