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[전력톡톡]에너지전환 맞춤형 기술 ‘열전발전’
2018년 07월 09일 (월) 10:10:31 EPJ webmaster@epj.co.kr
   

[일렉트릭파워 고인석 회장] 아직 본격적인 무더위가 시작되진 않았지만 장마기간 중간 중간 내리쬐는 햇볕으로 인해 시민들의 얼굴은 이미 땀으로 범벅이다. 이쯤 되면 냉방기 가동이 연일 늘어나면서 전력피크를 우려하는 목소리들이 여기저기서 나오기 마련이다.

그리 새삼스러울 것 없는 광경이지만 이전과 다른 점은 수요자원시장과 같이 전력피크에 대비한 수요관리 체계가 점차 정착되면서 한정된 에너지를 보다 효율적으로 활용하려는 시도들이 보다 활발해졌다는 것이다.

버려지는 에너지를 재활용하거나 화석연료를 사용하지 않고 전력을 생산할 수 있는 기술을 개발하는 노력도 보다 합리적인 에너지 사용을 유도하기 위한 것들이다. 대표적인 분야가 바로 열전발전이다.

열전(Thermoelectric) 기술은 서로 다른 두 종류의 금속이나 반도체에 온도차가 생기면 전압이 발생하는 ‘제벡 효과’를 이용해 열에서 전기를 생산하는 방식이다. 수십도부터 수천도의 온도차로 발전이 가능하다.

열전발전은 버려지는 에너지를 수확해 이용한다고 해서 에너지 하베스팅의 일종으로 불린다. 다른 화석연료를 사용하지 않고도 폐열을 전기에너지로 직접 회수할 수 있어 온실가스 배출을 걱정할 필요가 없다.

공장을 비롯해 자동차 폐열·생활폐수 등 기존 산업시설을 활용할 수 있고, 고체 전자회로를 통해 직접 발전이 가능하기 때문에 기존 발전방식에 비해 구조 또한 간단하다. 소음과 진동도 거의 발생하지 않아 주민수용성 문제를 푸는 데 한결 수월한 점도 특징 중 하나다.

열전발전의 상용화에 있어서 중요한 부분은 발전효율을 결정하는 소자 개발이다. 가장 이상적인 소자는 열전도율은 낮고 전기전도율은 높은 물질이지만 일반적으로 전기전도율이 높으면 열전도율 또한 같이 높기 때문에 이 같은 소재를 개발하는 게 생각처럼 쉬운 일은 아니다.

열전소자는 자동차 온도시트·반도체 순환기·바이오 혈액분석기·가전제품 등 이미 산업 전반에 광범위하게 활용되고 있다. 선진국들은 연구소와 기업을 중심으로 효율을 높이기 위한 열전소자 연구를 진행하고 있고, 국내에서도 전기연구원과 일부 기업에서 개발에 박차를 가하고 있다.

열전발전이 전력공급을 담당하는 발전설비로 자리매김하기 위해선 시스템 대형화와 효율성 개선 등의 문제를 시급히 해결해야 할 것으로 본다. 아무리 획기적인 기술이라도 발전단가가 높고 안정적인 출력이 보장되지 않는다면 전력계통에 들어오는 데 한계가 따를 수밖에 없기 때문이다.

깨끗하고 안전한 에너지로의 전환을 추진하고 있는 정부가 연속성을 갖고 지속가능한 에너지 패러다임 변화에 성공하기 위해선 좀 더 장기적인 시각으로 접근할 필요가 있다. 기회는 준비된 자만이 누릴 수 있는 것이다.

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