[논문]열전소자를 이용한 폐열의 전기에너지 변환 효과

백인수; 방민서; 김대현; 정영호

열전소자를 이용한 폐열의 전기에너지 변환 효과
The effect of wast heat-electric energy conversion using a thermoelectric module 원문보기

백인수 (충주대학교) , 방민서 (충주대학교) , 김대현 (충주대학교) , 정영호 (충주대학교)

In this study, the effect of wast heat-electric energy conversion according to temperature difference between two sides of a thermoelectric module was investigated as a way of electric energy conversion from waste heat generated in machinery system like automobile system.

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문제 정의

따라서 이러한 기계시스템에서 발생하는 열손실을 펠티어 효과를 이용하여 전기에너지로 변환시킨다면 기존 시스템의 에너지 사용 宣유이 크게 높아질 뿐 아니라 사회적 비용의 절감도 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 자동차와 같은 기계시스템에서 발생하여 버려지는 폐열을 전기에너지로 변환할 수 있는 방안의 하나로써 열전소자를 이용하여 열전발전 시스템을 구성하고 열전소자 양면의 온도차에 따른 폐열-전기에너지 변환 효과에 대하여 고찰하였다.

제안 방법

열전소자 양면에 온도차를 주면 열에너지가 전기에너지로 변환되므로 열전소자 양면에 가해지는 온도차에 따른 전압, 전류, 전력 발생 현상을 실험을 통하여 측정하였다. 본 연구에서 제작한 열전발전시스템은 열전소자인 TEC₁J2712를 사용하여 구성하였다.
본 연구에서 제작한 열전발전시스템은 열전소자인 TEC₁J2712를 사용하여 구성하였다. 열전소자의 하부에는 1701의 온도를 유지할 수 있도록 하고 상부의 온도는 40-1200까지 변화시켜가며 발생되는 전압과 전류의 변화 값을 측정하고 그에 따른 전력량을 산출하였다. 아래의 그림은 열전 소자( TEC₁-12712) 1개의 열전 효과를 나타낸 것으로써 열전소자 양면의 온도차에 의한 전압값, 전류값 및 전력값을 나타낸 Z1 래프이다.

대상 데이터

전력 발생 현상을 실험을 통하여 측정하였다. 본 연구에서 제작한 열전발전시스템은 열전소자인 TEC₁J2712를 사용하여 구성하였다. 열전소자의 하부에는 1701의 온도를 유지할 수 있도록 하고 상부의 온도는 40-1200까지 변화시켜가며 발생되는 전압과 전류의 변화 값을 측정하고 그에 따른 전력량을 산출하였다.

데이터처리

02A 정도가 발생되었다. 열전 소자 6개가 직열로 연결되어 구성된 열전시스템의 출력 전기에너지 변환 값은 소자 한 개의 발생 전기에너지 값을 사용하여 계산한 값과 비숫한 결과를 얻었다. 열전소자를 직렬, 병렬, 또는 흔합방식의 여러가지 형태로 열전시스템 모듈을 구성한다면 보다 효율적인 폐열을 전기에너지로 재생할 수 있는 열전발전 시스템을 구성할 수 있을 것으로 생각된다.

성능/효과

아래의 그림은 열전 소자( TEC₁-12712) 1개의 열전 효과를 나타낸 것으로써 열전소자 양면의 온도차에 의한 전압값, 전류값 및 전력값을 나타낸 Z1 래프이다. 이러한 열전소자 6개 督 직렬 연결하여 열전시스템을 구성하여 실험한 결과 열전소자 양면의 온도차가 HXTC일 패 전압 1L49V 및 전류 1.02A 정도가 발생되었다. 열전 소자 6개가 직열로 연결되어 구성된 열전시스템의 출력 전기에너지 변환 값은 소자 한 개의 발생 전기에너지 값을 사용하여 계산한 값과 비숫한 결과를 얻었다.

후속연구

생산시스템이 연구개발 되고 있다. 열에너지를 기계에너지로 변환하는 과정에서 열손실로 없어지는 열에너지를 이용해 고 晝윰의 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환시스템을 개발 한다면 자원의 낭비를 최소화하고 그린에너지 시대에 대체에너지 개발에 益과적 수단으로 사용할 수 있을 것이다.
열전 소자 6개가 직열로 연결되어 구성된 열전시스템의 출력 전기에너지 변환 값은 소자 한 개의 발생 전기에너지 값을 사용하여 계산한 값과 비숫한 결과를 얻었다. 열전소자를 직렬, 병렬, 또는 흔합방식의 여러가지 형태로 열전시스템 모듈을 구성한다면 보다 효율적인 폐열을 전기에너지로 재생할 수 있는 열전발전 시스템을 구성할 수 있을 것으로 생각된다.

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