3D 프린터로 열전발전기도 만든다

3D 프린터로 열전발전기도 만든다

UNIST, 김민석 연구원 손재성 교수

보일러 배관, 자동차 배기가스관 열 전기로 바꿔

   3D 프린터로 열전발전기를 찍어내고, 열을 효과적으로 거둬 전기를 만드는 기술이 개발됐다.

3D 프린터로 열전발전기를 제작하는 기술을 개발한 UNIST 연구진. 왼쪽부터 김민석 연구원과 

손재성 교수.[UNIST 제공=연합뉴스]

뜨거운 보일러 배관이나 자동차 배기가스관에 있는 열을 버리지 않고 전기로 바꿀 수 있는 기술이다.

 

UNIST는 신소재공학부의 손재성 교수팀이 유기물 프리 전-무기 열전 잉크를 합성하고, 압출형 3D 프린터로 열원 일체형 열전발전기를 제작하는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

열전 기술은 열에너지를 전기에너지로, 또는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 기술이다.

또 열에너지 변환 기술은 열을 전기로 변환하는 열전발전 기술이 유일하며, 열전발전기는 열원(열의 공급원)에 직접 부착돼 구동한다.

프린터로 제작한 다양한 모양의 열전소재[UNIST 제공=연합뉴스]

그러나 기존 직육면체 소재로 만든 평판형 열전발전기는 열에너지 회수에 한계가 있다.

열원 표면은 대부분 평평하지 않아 평판형 열전발전기가 제대로 접촉하지 못하기 때문이다. 이때 생기는 열손실은 발전기 출력에 치명적이다.

이 문제를 해결하기 위해 손 교수팀은 3D 프린터를 이용해 열전소재의 형상을 열원 모양과 크기에 꼭 맞게 제작해 열원 일체형 열전발전기를 개발했다.

열전 잉크를 제작해 3D 프린팅하니 열전소재 형상을 자유롭게 바꿀 수 있었던 것이다. 그 결과 열전발전기는 열원과 하나처럼 붙었고 열 손실도 최소화했다.

3D 프린터로 배관 모양에 딱 맞춘 열전발전기를 만든 모습_배관에 밀착돼 열회수율이 높다.

[UNIST 제공=연합뉴스]

손 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 설명했다.

특히, 이번에 개발한 열전 잉크는 끈적거리는 점탄성(물체에 힘을 가했을 때 액체 성질과 고체 성질이 동시에 나타나는 현상)을 가지면서도 프린팅했을 때 전기적 특성을 유지해 주목받았다.

손 교수는 "기존 소재의 한계를 넘어선 이번 기술은 자연계에서 열로 변해 손실되는 에너지원(60% 이상)을 회수할 효과적인 방법"이라며 "최초로 선보인 열전소재 3D 프린팅 기술은 다양한 분야에 응용될 것"이라고 기대했다.

(울산=연합뉴스) 장영은 기자 young@yna.co.kr

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