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문제 정의
- 소형 열광기전 장치를 현실화하고 성능을 개선하기 위해서 많은 연구가 진행되고 있는데, 그 중 극소스케일에서의 복사열전달에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. 열광기전 시스템에 대한 전반적인 이해를 돕기 위하여, 이 글에서는 열광기전 에너지 변환에 대한 개략적인 설명과 이와 관련된 최신 연구 동향을 살펴보도록 하겠다.
- 이 글을 통하여 우리는 IPV 에너지 변환 시스템과 성능향상을 위한 최근의 극소스케일에서의 연구 동향을 간략히 살펴보았다. 여러가지 아직 해결되지 않은 공학적 쟁점이 남아 있음에도 불구하고, 배열의 효과적 이용, 정숙한 작동, 소형화 가능의 측면에서 보았을 때 TPV 시스템은 상당히 매력적인 차세대 소형 발전 시스템이라 할 수 있다.
- 따라서 대체 에너지원의 개발, 배열의 재활용, 에너지 변환 효율(energy conversion efficiency)의 개선 등으로 화석연료의 의존도를 낮추는 노력 이 필요하다. 이러한 요구들를 해결하기 위한 잠재적인 후보 기술군 중 하나가 열광기전에너지 변환 장치이다 이 글의 목적은 좀 더 많은 연구자들에게 TPV 시스템과 이와 관련된 극소스케일에서의 연구 동향을 소개하는 것이다. 2장에서 TPV 시스템의 개요에 대해서 설명한 뒤, 3장에서는 TPV 시스템의 장점과 단점을, 그리고 4장에서 TPV 시스템의 성능 개선을 위한 마이크로/나노스케일에서의 복사 열전달 연구를 다룰 것이다.
가설 설정
- 즉, 광터널 효과 (photon tunneling effect)와 표면 폴라리톤 공명 (surface polariton resonance)과 같은 근접장 효과에 의해서 에너지 전달량이 증가하는데(22), 이론에 따르면 복사체 간 거리에 따라 흑체복사(bl&ck-bcdy radiation) 보匸} 적게는 배부터 많게는 100만배 이상 증가할 수 있다. 23) 이러한 이론적 배경을 이용하여 근접장 TPV(nearfield TPV)를실현하면 전력 생산에 획기적인 증가를 가져올 수 있을 것이다. 필터를 생략하여 에미터와 TPV 전지 사이의 간격을 최소화하면서 그에 따른 복사에너지의 증가와 생산전력의 증가를 꾀하는 것이 근접장 TPV 시스템의 핵심이다.
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