열전소자는 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 사용되는 소자로 자동차 온도조절 시트(Climate Control), 반도체(순환기, 냉각판), 바이오(혈액분석기, PCR, 시료온도싸이클 테스터기), 이학분야(스펙트로포토미터), 광학분야(CCD쿨링, 적외선센서 냉각, 레이저다이오드 냉각, 포토다이오드 냉각, SHG레이저 냉각), 컴퓨터(CPU 냉각), 가전제품(김치냉장고, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 제습기), 산업분야(폐열발전기, 리모트 파워발전) 등 다양한 분야에 적용되고 있으며 새로운 시장을 창출하고 있다.
열전소자는 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 사용되는 소자로 자동차 온도조절 시트(Climate Control), 반도체(순환기, 냉각판), 바이오(혈액분석기, PCR, 시료온도싸이클 테스터기), 이학분야(스펙트로포토미터), 광학분야(CCD 쿨링, 적외선센서 냉각, 레이저다이오드 냉각, 포토다이오드 냉각, SHG레이저 냉각), 컴퓨터(CPU 냉각), 가전제품(김치냉장고, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 제습기), 산업분야(폐열발전기, 리모트 파워발전) 등 다양한 분야에 적용되고 있으며 새로운 시장을 창출하고 있다.
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문제 정의
본고에서는 폐열에너지 회수 및 에너지 절감의 유망한 소자로 부상하고 있는 열전소자의 적용 분야를 도출하고, 국내외의 분야별 적용현황을 분석한 후, 결론에서 정책적 시사점을 도출하고자 한다.
제안 방법
있다. 먼저 우주선의 전력원으로 NASA에서 RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator) 열전발전기를 제작해 우주선에 적용하고 있는데, 방사선 동위원소의 붕괴에서 나오는 열에너지를 열원으로 하여 열전모듈을 통해 전기를 생산하고, 이를 탐사선의 구동에너 지로 사용한다. 하이브리드카에서도 활용이 가능한데, 하이브目드카는 가솔린이 갖고 있는 환경오염 및 석유 연료 고갈 등의 문제를 해결할 차세대 연구분야이다.
대상 데이터
정수기'를 출시하였다. 국내 판매 중인 냉온 정수기 중 가장 작은 크기로, 부피가 큰 저장탱크와 온수탱크, 냉매압축기(컴프레서)를 없애고, 순간 온수 가열시스템과 전자 냉각장치, 나노트랩 필터 등 신기술을 적용하였다. 원할 때마다 순간적으로 최고 92°C까지 온수 추출이 가능한데.
전기를 얻는 열전발전기를 개발하였다. 미 과학재단으로부터 3년간 140만 달러의 연구비 지원을 받아 GM과 공동으로 수행하였다. 열전발전기는 충전 배터리와 자동차 전기시스템으로부터 전기를 생성시켜 엔진 부하를 경감하고 연비를 개선시킨다.
웅진코웨이는 2012년 초 가로 18cm, 세로 36cm 号T 뼘 정수기'를 출시하였다. 국내 판매 중인 냉온 정수기 중 가장 작은 크기로, 부피가 큰 저장탱크와 온수탱크, 냉매압축기(컴프레서)를 없애고, 순간 온수 가열시스템과 전자 냉각장치, 나노트랩 필터 등 신기술을 적용하였다.
성능/효과
고속도로 운전에서 열전발전기로 600W의 전력을 얻었는데, 이는 전기적 요구의 30为를 충족시키는 것으로 5% 이상의 연료 절감 효과를 가져왔다.
대폭 줄였다. 기존 제품과 냉각 성능은 동일하면서 제품 전면 폭은 175mm로 구현해 크기를 40% 줄였다. 냉수와 온수를 별도 공급하는 기존 정수기와 달리 단일코크에서 1〜75°C까지 사용자가 물 온도를 자유롭게 설정할 수 있다.
후속연구
기술을 개발하고 있다. 에너지 하베스팅의 일환으로 자동차 배기구를 통하여 방출되는 열을 열전소자를 이용하여 재활용하는 연구를 진행 중이다. 자동차 배기부인 exhauster에 열전소자를 배치함으로써, 자동차 엔진 효율에는 아무런 간섭 없이 전기에너지를 충전함으로써 10% 이상의 연료절감 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 시제품 장착을 통한 효율개선에 주력하고 있다.
BMW는 2005년 12월 듀얼 사이클 시스템에 기반한 터보스티머를 공개하였는데, 1세대 기술의 가능성을 입증했고, 기존 엔진보다 15% 효율이 증가하였다. 이후 크기를 줄이고 최적의 비용/편익 효과를 얻기 위해 시스템을 단순화하는 노력이 진행되고 있는데, 프로젝트가 완료되면 Turbosteamer 는 무게가 10~15kg에 불과하고 자동차에서 필요한 모든 전기에너지를 공급해주며 장거리 주행 시 연비를 10% 개선하는 효과를 볼 것이다. 미래 목표는 열관리와 BMW EfficientDynamics 의 이상적 인 결합인데, 지능적 열관리 시스템은 마찰을 줄이고 연료소비를 절감한다 [4].
열을 식히거나 가열이 필요한 모든 제품에 적용 가능하며, 가전이나 자동차용으로 수요가 높다. 향후 의료 또는 국방, 우주항공 산업으로도 활용 가능성이 높아질 전망이다.
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