열을 전기로 바꾸는 열발전기를 3D프린터로 만든다

UNIST 손재성 교수팀, 압출형 3D 프린터로 열원 일체형 열전발전기 제작기술 개발

3D 프린터로 열전발전기를 찍어내고, 열을 효과적으로 거둬 전기를 만드는 기술이 개발됐다. 뜨거운 보일러 배관이나 자동차 배기가스관에 있는 열을 버리지 않고 전기로 바꿀 수 있는 기술이다.

16일 울산과기원(UNIST)에 따르면 손재성 신소재공학부 교수팀이 유기물 프리 전-무기 열전 잉크를 합성하고, 압출형 3D 프린터로 열원 일체형 열전발전기를 제작하는 기술을 개발했다.

열전 기술은 열에너지를 전기에너지로 바꾸거나 전기에너지를 열에너지로 변환하는 기술이다. 또 열에너지 변환기술은 열을 전기로 변환하는 열전발전 기술이 유일하다. 열전발전기는 열의 공급원인 열원에 직접 부착돼 구동한다.

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 해결하려고 손 교수팀은 3D 프린터를 이용해 열전소재의 형상을 열원 모양과 크기에 맞게 제작, 열원 일체형 열전발전기를 개발했다. 열전 잉크를 만들어 3D로 프린트한 결과, 열전소재 형상을 자유롭게 바꿀 수 있었다. 여기에다 열전발전기는 열원과 하나처럼 붙어 열 손실도 크게 줄었다.



또 이번에 개발된 열전 잉크는 끈적거리는 점탄성을 가지면서도 프린팅했을 때 전기적 특성을 유지해 주목받았다.

울산 박정훈 기자