초록 ▼

[2] 주요내용
추진목적
- 최고의 효율을 가지는 새로운 에너지 소재 개발과 더불어 방대한 폐열에너지 자원(자동차, 제철소, 발전소 폐열 등)의 존재로 새로운 에너지 재생기술로 각광받고 있음
- 소재의 혁신적인 발전에도 불구하고 그것을 소자화하는 기술 개발의 부재로 인해 고효율의 중온열전발전 소자가 상용화 되지 못하고 있으며 핵심 요소기술 개발이 절실히 요구되고 있음
- 학교에서 전반적인 연구개발을 모두 수행하기 어려운 넓은 연구범위로 인해 한국에너지기술연구원과 협력 및 기술교류를 통한 연구를 수행함

[2] 주요내용
추진목적
- 최고의 효율을 가지는 새로운 에너지 소재 개발과 더불어 방대한 폐열에너지 자원(자동차, 제철소, 발전소 폐열 등)의 존재로 새로운 에너지 재생기술로 각광받고 있음
- 소재의 혁신적인 발전에도 불구하고 그것을 소자화하는 기술 개발의 부재로 인해 고효율의 중온열전발전 소자가 상용화 되지 못하고 있으며 핵심 요소기술 개발이 절실히 요구되고 있음
- 학교에서 전반적인 연구개발을 모두 수행하기 어려운 넓은 연구범위로 인해 한국에너지기술연구원과 협력 및 기술교류를 통한 연구를 수행함

추진내용
- 10% 이상의 효율이 가능한 것으로 알려진 중온열전발전 분야에서 아직 까지는 미비한 핵심적인 소자제작 기술을 개발하고자 함
- 하프 스켈레톤(Half-skeleton) 구조의 열전소자 제작기술을 개발하여 기존의 열전소자의 단점을 개선하여 고효율의 열전소자를 개발하고자 함
- 세라믹 기반의 열전소재를 금속화 시킨 후 필러 공정을 도입하여 소자화를 위한 전극을 안정적으로 형성하고 이를 통해 단위소자(Unicouple)를 개발하고자 함
- 한국에너지기술연구원에서 구비한 접촉저항 측정장비를 통해 소자의 접합 안정성을 확인하고 시뮬레이션을 통해 본 연구에서 제안된 구조의 출력특성을 확인함
- KAIST의 원천기술 개발능력과 한국에너지기술원의 실용화 연구의 장점을 극대화함으로써 연구의 진행방향을 상용화 관점에 집중하고자 함

당초 연구계획서상 계획 성취도
- 연구계획서 목표 및 계획:
- Half-skeleton unicouple 소자 제작
- 전극 접합 후 계면의 접촉저항 측정
- 기존의 구조와 Half-skeleton 구조의 Simulation을 통한 출력 비교
- 열전소재의 열류량 측정

- 성취내용 및 성취도 (%):
- DCB 기판과 Cu plate을 통해 Halfskeleton unicouple 소자 제작 완성(100%)
- 접촉저항 5x10^-4Ω·㎠ 달성 (100%)
- Comsol simulation을 통해 Half-skeleton 구조와 기존의 구조 출력 비교 완료(100%)
- 열전소재의 열류량 측정은 측정장비의 미비로 Simulation을 통한 계산으로 대체함 (50%)

성과활용 방안(향후계획)
- 차후 상용 중온열전모듈에 직접 적용을 통해 기술 실용화를 추진하고자 함
- 해당 기술적용을 통해 기술 구현이 가능한 관련 에너지시스템 연구로 연구 범위 및 내용을 지속적으로 확장하여 연구의 활용도를 극대화 하고자 함
- 해당 기술 기반의 중고온 열전모듈(Thermoelectric module) 설계안 도출
- 중고온 열전모듈 기반으로 KAIST와 에너지기술연구원이 공동으로 킬로와트(kW)급 열전발전 시스템을 개발하고자 함

(출처:요약)