열로 전기 만드는 발전기, 꿀벌 집 구조로 더 튼튼하게!
열로 전기 만드는 발전기, 꿀벌 집 구조로 더 튼튼하게!
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.06.15 19:39
  • 조회수 540
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UNIST 손재성·채한기 교수 연구팀은  美애리조나 주립대 권범진 교수팀과 공동으로 열전발전기 핵심인 열전소재의 내구성과 효율을 동시에 높일 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. 바로 열전소재를 꿀벌집 형태(세포형구조)로 3D프린팅 하는 기술입니다.

그림1. 열전소재 구조별 열전효율을 전사모사를 통해 계산함
그림1. 열전소재 구조별 열전효율을 전사모사를 통해 계산함

연구팀은 외부 힘은 효과적으로 분산할 수 있고, 열확산은 억제하는 벌집 구조를 써 강도와 효율을 높였습니다. 벌집구조는 재료를 적게 쓰기 때문에 경량화도 가능합니다. 열전소재를 꿀벌집 형태로 3D 프린팅하기 위한 새로운 열전소재 잉크를 개발해 벌집구조 열전소재 제조시 손실되는 원료 손실도 최소화 했습니다. 

그림2. 구리-셀레나이드(Cu2Se)의 3D 프린팅 공정
그림2. 구리-셀레나이드(Cu2Se)의 3D 프린팅 공정


열전발전은 온도차(열)로 전력을 생산하는 발전방식입니다. 공장이나 항공기, 자동차등에서 발생하는 고온 가스의 폐열로 전기를 만들 수 있습니다. 하지만 이러한 산업현장에서는 발전기가 지속적인 진동, 열팽창과 같은 스트레스에 노출돼 발전기 성능의 핵심인 열전소재가 손상되기 쉽습니다. 게다가 열전소재는 다른 소재군에 비해 기계적으로 약한 특징이 있습니다.

그림3. 열전 소재 형태별 열전발전기 성능 비교
그림3. 열전 소재 형태별 열전발전기 성능 비교

이번 연구결과는 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 6.10일자(현지시각)로 온라인 출판됐습니다. 


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