3D프린터로 원하는 형태의 열전발전 부품을 제작할 수 있는 기술이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST·총장 정무영)은 손재성 신소재공학부 교수팀이 3D프린팅 기술을 이용, '열원 일체형 열전발전기 제조 기술'을 개발했다고 16일 밝혔다.
손 교수팀은 '무기 열전 잉크'(소재)를 합성하고 이 소재를 '압출형 3D프린터'로 인쇄하는 방식으로 기술을 완성했다. 이 기술을 이용하면 열원의 형상에 맞는 열전 부품을 찍어 낼 수 있고, 열전 부품을 조립해서 열전발전기를 제작할 수 있다.
열전발전은 지열이나 태양열, 체열 등 버려지는 열로 전기를 생산하는 방식이다. 열전발전기는 주로 소형 냉각장치, 자동차 엔진, 선박 등의 각종 배관에서 나오는 폐열을 전기에너지로 바꾸는데 사용된다.
문제는 열전발전기 대부분이 직육면체의 '평판형'이어서 열원과 직접 접촉하는 면이 좁아 열에너지 회수율이 낮다. 발전 효율을 떨어뜨리는 요인이다.
손 교수팀은 새로운 열전 잉크를 개발, 이를 3D프린팅 공정과 결합해 열원의 모양과 크기에 꼭 맞는 열전 부품을 제조할 수 있도록 하는 것으로 문제를 해결했다.
프린팅 후에도 전기 특성을 유지하는 열전잉크 합성도 주목된다. 3D프린팅 잉크는 유기물 결합제를 넣어 점탄성을 확보했기 때문에 전기 특성이 떨어졌다. 무기물 결합제만으로 점탄성과 전기 특성을 동시에 지닌 열전 잉크를 개발한 것도 세계 처음이다.
손 교수는 “열전발전기 부품을 3D프린터로 제작하면 소재 이용 효율 향상은 물론 공정 단순화, 시스템 제작에 따른 비용 절감 등으로 경제 효과가 크다”면서 “3D프린팅 기반의 열원 일체형 열전발전기 제조 기술은 앞으로 초고성능 열전발전시스템 개발로 이어질 것”이라 기대했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
