열전발전시스템

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열 전 발 전 시 스 템

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열전발전의 의의

철강산업, 화학산업, 선박산업 등 공장, 대형선박, 열병합발전소 등을 운용하는 과정에서 높은 열이 발생하게 되는데, 다양한 공정에서 발생하는 이 열은 사실상 거의 쓰이는 곳이 없어 일명 “폐열”이라고 불립니다. 활용할 방법을 찾지 못하면 사실상 버려지는 열이기 때문입니다.

열전발전은 이 폐열을 이용하여 공정에서 자연스럽게 발생한 열을 회수하고 발전기를 돌려서, 버려지던 에너지를 활용한다는 것에 큰 의미가 있습니다.

열전발전이란?

열전발전(Thermoelectric generation)이란 열전소자(Thermoelectric elements)를 이용하여 열을 전기로 바꾸는 발전 방식입니다.

열전소자는 반도체의 양단에 온도차이가 발생하면 기전력이 발생하는 Seeback effect를 기반으로 하는 소자이며, 기전력은 열전소자의 양끝 즉, hot side와 cold side의 온도차에 비례하여 발생하며 해당 기능이 좋을수록 열전소자의 효율이 좋다고 할 수 있습니다.

이 열전소자를 이용하여 열에너지를 전기 에너지로 직접 변환하여 고온부와 저온부 사이 온도차에 의해 열이 이동하려고 하는 에너지를 전기 에너지로 변환해 발전하는 것을 ‘열전발전 기술’ 이라고 합니다.

① 열전 소자란?

열전소자란, 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자를 뜻합니다.

전기저항의 온도 변화를 이용한 서미스터 소자,
온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자,
전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에 효과를 이용한 펠티에 소자 등이 있습니다.

② 펠티에 효과 (Peltier Effect)

펠티에효과는 2종류의 금속의 양끝을 접속시켜 전류를 흘려보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상입니다.
2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 반도체(비스무트, 텔루륨 등)를 사용하면 효율성 높은 흡열, 발열 작용을 하는 펠티에소자를 얻을 수 있으며, 펠티에소자는 전류 방향에 따라 흡열, 발열의 전환이 가능하고 전류량에 따라 흡열량, 발열량이 조절됩니다.

③ 제베크 효과(Seebeck Effect)

두개의 서로 다른 금속도선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성하고 양단에 온도차가 주면 두 접점사이에 전위차가 발생하는데, 이를 열전현상(Thermo-electric Effect)이라 부릅니다.

이 때 발생한 전위차를 열기전력이라고 하며, 열전현상의 양단간의 온도차를 이용하여 기전력을 얻어내는 것을 제베크 효과라고 합니다.

아이스파이프의 역할

현재까지 열전발전 시스템의 연구는 열전소자를 중심으로 연구개발이 이루어져 왔습니다.

소자 부분에서는 그 성능이 비약적으로 개선되어 왔으나, 산업체에서 발생하는 미사용열(폐열) 열전소자를 이용하여 전력화(에너지화)하는 것에는 미진한 상태입니다. 특히 낮은 열효율로 인하여 열전발전 시스템 가격이 높게 형성되어 있어서 상용화에 큰 어려움이 있습니다.

우리 아이스파이프는 독자적인 특허기술인 FDP 히트파이프 기술을 열전발전시스템에 접목하여 친환경 열전발전시스템의 상용화에 앞장서고자 합니다.