곡면에도 붙일 수 있는 열전기 발전기

(The flexible form-fitting thermoelectric generator laid flat (top), and wrapped around a hot pipe. Credit: Penn State)

열을 전기로 바로 전환하는 열전기 발전기 (thermoelectric generator)는 버려지는 폐열을 유용하게 활용할 수 있는 기술로 주목받고 있지만, 발전량이 얼마 되지 않아 사실 현재까지 실용적인 발전 방법이라고 보기는 어렵습니다. 그러나 많은 과학자들이 여기에 도전하고 있습니다. 의미 없이 버려지는 폐열을 효과적으로 활용할 수 있다면 여러 분야에서 유용하게 쓰일 수 있기 때문입니다.

펜실베니아 주립 대학 및 국립 재생 에너지 연구소(Pennsylvania State University and the National Renewable Energy Laboratory)의 연구팀은 작은 열전 모듈을 연결해서 만든 플렉서블 열전기 발전기를 개발했습니다.

연구팀이 개발한 열전기 발전기은 커플 (couple)이라는 명칭의 작은 사각형 모듈을 6개씩 이어서 긴 막대기처럼 만들고 다시 이를 12개 연결해 72개의 커플을 작은 사각형으로 만든 것입니다. 각각의 모듈 막대기들은 접을 수 있는 형태로 구성되어 있어 개념도에서 볼 수 있듯이 곡면 파이프는 물론 사각형이나 벽면에도 붙일 수 있습니다.

76mm 정사각형 모델의 경우 섭씨 570도 파이프에서 56.6W의 전력을 생산할 수 있습니다. 이보다 온도가 낮은 대부분의 경우에서 나오는 전력은 아마도 얼마 되지 않겠지만, 간단한 임베디드 기기나 센서를 작동시키기에 충분한 전력이 나올 수도 있습니다.

경제성이나 내구성 등 다른 요소도 생각해야 하기 때문에 상용화 여부는 지금 알기는 어렵겠지만, 열전기 발전기의 가능성은 분명이 있다고 생각합니다. 여러 가지 응용이 가능하다는 점에서 미래가 기대됩니다.

참고

https://newatlas.com/energy/wrap-around-thermoelectric-generator/

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c16117

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