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3D프린트로 열전 잉크 인쇄, 좁은 틈에서도 전기 쓴다

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2018년 01월 16일 15:00 프린트하기

폐열을 전기로 바꾸는 열전 발전기를 곡선이나 좁은 틈처럼 발전기를 놓기 어려운 곳에서도 쓸 수 있게 하는 기술이 개발됐다.

 

손재성 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 원하는 형태로 열전 발전기를 제작하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 열전 효과는 열을 전기로 바꾸거나 전기를 열로 바꾸는 현상으로, 열전 효과를 이용해 전기를 만드는 시설을 열전 발전기라고 한다.

 

연구팀은 3D 프린터로 열전 소재를 프린트할 수 있도록 열전 잉크를 개발했다. 무기물 결합체를 사용해 열전 잉크가 가지는 전기적 특성을 그대로 유지했다. 이렇게 만든 열전 잉크는 유기물 결합체를 사용한 열전 잉크와 달리 이미 상용화돼 있는 열전 소재와 성능이 유사했다.

 

이 잉크를 압출형 3D 프린터에 넣고 찍어내면 원하는 형태로 열전 소재를 만들 수 있다. 기존 열전 소재는 벌크로 크게 만든 뒤, 이 소재를 주사위 형태로 자르고 다시 직육면체 형태로 제조하는 단계를 거친다. 공정이 복잡하고, 모양이 직육면체라 평평한 곳이 아니면 쓰기 어렵다. 3D 프린터 기술을 이용하면 이런 중간 단계없이 재료를 곧장 원하는 형태로 만들 수 있다.

 

3D 프린터로 배관 모양에 딱 맞춘 열전발전기. 배관에 밀착돼 열회수율이 높다. - UNIST 제공
3D 프린터로 배관 모양에 딱 맞춘 열전발전기. 배관에 밀착돼 열회수율이 높다. - UNIST 제공

 

손 교수는 “재료 보존과 공정 단순화, 시스템 제작 등에 따른 비용을 줄일 수 있어 경제적이고 효율적인 방식”이라고 설명했다. 3D 프린팅 기술을 응용한 덕에 보일러 배관이나 자동차 배기관처럼 파이프 형태 열원에서도 얼마든지 사용할 수 있다.

 

에너지 형태가 변할 때 열로 변해 손실되는 비율은 약 60% 정도다. 냉각장치나 자동차 엔진 등 열 손실이 많은 곳에는 열전 발전기를 부착해 폐열을 전기로 바꾸는 기술이 널리 쓰인다. 기존 열전 소재는 직육면체 평판 형태라 평평한 곳이 아니면 사용하기 어려웠다.

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