[대학저널 임승미 기자] UNIST(총장 정무영)가 보일러 배관, 자동차 배기가스관 등에서 나오는 열을 전기로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다.
UNIST 손재성 교수팀은 '유기물 프리 전-무기 열전 잉크'를 합성하고 압출형 3D 프린터로 '열원 일체형 열전발전기'를 제작하는 기술을 개발했다.
이 기술은 3D 프린터로 관(pipe) 모양에 꼭 맞는 '열전발전기'를 찍어내 열을 효과적으로 거둬들이고 전기를 만드는 방식이다. 이 열전소재를 조립해 만든 열전발전기는 기존과 유사한 성능을 가진다.
하지만 기존 직육면체 소재로 만든 '평판형 열전발전기'는 열에너지 회수에 한계가 있다. 열원 표면은 대부분 평평하지 않아 평판형 열전발전기가 제대로 접촉하지 못하기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위해 손재성 교수팀은 3D 프린터를 이용해 열전소재의 형상을 열원 모양과 크기에 꼭 맞게 제작한 열원 일체형 열전 발전기를 개발했다. 잉크를 이용해 입체적인 물체를 만드는 3D 프린팅 공정을 이용하면 소재 형상을 자유롭게 바꿀 수 있다는 점에 착안한 것이다. 그 결과 열전발전기는 열원과 하나처럼 붙었고 열손실도 최소화할 수 있게 됐다.
손재성 교수는 "3D 프린팅 기술은 재료 보존과 공정 단순화, 시스템 제작 등에 따른 비용도 줄일 수 있어 경제적이고 효율적인 방식"이라며 "3D 프린터를 이용한 열원 일체형 열전발전기는 초고성능 열전 발전 시스템의 개발 가능성을 보여준다"고 말했다.
한편 이번 연구는 지난 15일 세계적 과학저널 '네이처 에너지(Nature Energy)' 온라인판에 발표됐다. 연구에는 손재성 교수를 비롯해 미국 일리노이대 어바나 샴페인 캠퍼스의 권범진 박사와 윌리엄 킹(William P. King) 교수, UNIST 신소재공학부의 채한기 교수, 한국기계연구원 부설 재료연구소의 김경태 박사, 한국전기연구원의 김봉서 박사와 이지은 박사가 참여했다.
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