[FOCUS] 세계 최대 상용 열전발전시스템 개발

한국전기연구원(원장 박동욱) 재료응용연구단 이희웅 박사팀은 소각로의 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 폐열 회수형 상용 열전발전 시스템을 개발하는데 성공했다. 이번에 개발에 성공한 열전발전 시스템은 10kW급으로 세계 최대 규모의 상용 열전발전기다. 이 박사팀은 지난 2003년 10월부터 금년 2월까지 29개월 동안 산업자원부 에너지관리공단 신재생에너지센타에서 지원한 에너지·자원기술개발사업의 일환으로 11억원의 연구비를 지원받아, '대체에너지를 이용한 열전발전 실증연구사업'을 수행하는 과정에서 이와 같은 성과를 달성하게 되었다. 이 박사팀은 하루에 300kg 정도의 소각 능력을 가진 소형 소각로에서 기타 방법으로는 재활용이 어려운 100~150℃의 저온급 폐열을 열전발전기술을 이용, 회수하여 발전함으로써 10kW 규모의 전력을 생산하게 되었다. 열전발전 시스템은 집적화 된 열전반도체를 이용하여 열을 전기로 변환하는 시스템으로서, 소각로 뿐만 아니라 각종 산업설비에서 발생하는 배·폐열과 태양열, 지열, 하천수열과 같은 자연열에서도 직접 전력을 생산해 낼 수 있다. 이 시스템은 전력을 생산하는 과정에서 환경유해가스를 배출시키지 않을 뿐만 아니라 소음도 발생하지 않으며, 수명 역시 반영구적인 청정전력생산시스템이어서, 차세대 신재생 에너지 변환기술로 각광받을 것으로 전망되고 있다. 그럼에도 지금까지 수행된 국내 대학 및 연구기관 등에서의 관련 연구결과는 실험실 규모의 열전발전 시스템에 대한 연구가 수행되어 왔을 뿐으로 실제 소각로에서의 폐열을 이용하여 대용량의 전력을 생산하는데 성공한 것은 이 박사팀이 최초다. 특히, 이 박사팀이 개발한 이 시스템은 적층형 구조로 설계되어 있어서, 에너지 변환효율을 용이하게 극대화시킬 수 있는 장점을 갖고 있다. 이 박사팀은 이 시스템을 관련 기업에 이전하여, 가까운 장래에 상용화가 이루어질 수 있도록 적극적으로 기술을 지원할 계획이다. 더욱이, 이 박사팀은 앞으로 중온급(200 ~ 400℃) 배·폐열을 이용할 수 있는 열전발전모듈과 복식형 열전발전시스템을 개발하여, 고효율 열전발전 시스템의 보급 확대에 크게 기여해나갈 방침이다. 한편, 정부는 고유가 시대에 에너지 자원 문제를 극복할 수 있는 대체에너지의 실용화를 촉진하기 위해 열전발전시스템과 같은 배·폐열 에너지를 이용하는 발전시스템의 개발에 적극적으로 정책 및 재정지원을 해줄 방침이어서, 이 시스템의 시장 확대 속도가 빨라질 것으로 전망된다. 글_김기숙 기자