전기연, 폐열을 전기로 ‘열전발전’ 산업화 실증 인프라 구축

열전발전 기준 소자 3종을 선보이는 박수동 박사(가운데) 연구팀. 한국전기연구원 제공.

한국전기연구원(KERI)은 전기연이 중심이 된 출연·기업 연합팀이 열을 전기로 바꾸는 ‘열전발전’의 산업화를 위한 디딤돌을 마련했다고 9일 밝혔다.

열전발전은 서로 다른 두 종류의 금속이나 반도체 접점 사이에서 생기는 온도 차를 전기로 만드는 기술이다. 미래형 기술이라 이론과 실제 효율과의 괴리가 커서 산업 현장에 적용한 사례가 드물었다.

전기연 전기변환소재연구센터 박수동 박사팀은 산업부의 지원을 받아 열전발전 연구개발 또는 설계에 필요한 기초 데이터, 실증 인프라를 마련하는 데 성공했다.

해당 연구는 한국기계연구원, 한국에너지기술연구원, 한국표준과학연구원, 서울대, 에코피아 주식회사, 주식회사 정관이 함께했다.

박수동 박사팀은 인공지능(AI)에 논문 등 1만3000여 개의 출판물을 학습시켜 열전발전 성능의 핵심 역할을 할 반도체 물질과 소자 3종을 개발했다.

산업계는 이 3종 소자를 기준으로 자신들이 자체 개발·보유한 열전발전 소자의 성능을 비교·평가할 수 있다.

연구팀은 기업들이 열전발전 연구개발, 설계, 제조 과정에서 활용할 수 있는 ‘엔지니어링 데이터’도 만들어 기업에 공개하고 있다. 이 데이터에는 열전 반도체 물성 정보 등 여러 내용이 담겨 있다.

연사팀은 기업들이 개발한 킬로와트(㎾)급 열전발전 파워 모듈을 실증 또는 평가하는 인프라도 구축했다. 이 인프라는 산업 현장 조건과 유사하게 250~300도의 고온 가스가 다양한 속도(최대 14m/s)로 뿜어져 나오도록 만들어 열전발전 모듈의 성능을 검증한다.

전기연은 열전 반도체·소자에 따라 출력이 어느 정도 나오는지 시뮬레이션을 할 수 있는 웹사이트를 구축해서 무료로 공개했다.

박수동 박사는 “열전발전 개발 과정에서 필요한 기준점, 데이터, 실증 인프라까지 원스톱으로 체계를 구축한 사례는 처음”이라며 “누구나 활용 가능하도록 공공성을 더했다”고 말했다.

김정훈 기자 jhkim@kyunghyang.com