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  • 기사등록 2012-09-19 15:08:34
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열전소재 선진국이 ‘E 强國’ 된다




■ 국가별 동향(미국)

◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램


미국은 초창기 우주·군사용으로 개발된 국가주도형 기술군에서 최근에는 다양한 상용 분야로 스핀오프(Spin-off)화 하는 단계이며, 가장 역동적인 열전변환기술 관련 R&D가 수행되고 있는 국가다. 특히 특수분야에서는 군사용 보조전원분야, 시장에서는 차량용 응용품 개발에 많은 역량을 투입하고 있다. 국가를 중심으로 한 대표적 연구 R&D 사례를 소개하면 다음과 같다.

DARPA의 MPG(Micro Power Generation) 프로젝트에서는 열전발전기술을 이용한 모바일 초소형 동력발생장치를 적극적으로 연구개발하고 있고, 남가주대학(USC)· 칼텍(CalTech)·미시건(Michigan) 주립대학·MIT·UCLA 등의 연구팀도 마이크로 동력발생장치에 대한 연구를 수행하고 있다.

미국의 ‘Thermoelectric Automobile Waste Heat Recovery’ 프로젝트는 국가 에너지부(DOE) 주도 하에 ‘Energy Efficiency and Renewable Energy Freedom Car & Vehicle Technologies’ 프로그램을 통해 지원되고 있으며 자동차에서 배출되는 폐열을 열전변환기술을 이용해 자동차 연비를 높이는 연구를 진행하고 있다. BSST사가 프로젝트의 주관기관이며 Visteon Corporation, Teledyne Energy Systems, BMW of North America, UC Santa Cruz, Purdue, National Renewable Energy Laboratory (NREL), JPL/CalTech 등이 연구에 참여하고 있는 것으로 알려져 있다.

‘Chemistry and Metallurgy Research Replacement(CMRR)’ 프로젝트는 Los Alamos 연구소가 미국 정부의 지원으로 수행하는 프로젝트로 11개 연구 분야를 2013~2017년에 걸쳐 총 9억달러의 연구비로 수행할 계획으로 열전변환기술분야는 ‘Milliwatt Radioisotope Thermoelectric Generator Surveillance’라는 세부 과제를 통해 수행될 예정이다.

미국의 ‘Caterpillar Thermoelectric’ 프로젝트에 참여 중인 NREL(National Renewable Energy Laboratory)는 열전도도와 전기전도도를 엔지니어링하는 프로젝트를 수행 중이며 Heavy-Hybrids(대형 운송 수단·탱크로리·대형 트럭 등)로부터 발생하는 페열의 재활용에 관한 연구를 수행 중이다.

▲ 미국의 주요 연구기관 및 연구내용 .

■ 국가별 동향(일본)

◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램


일본은 금속계 열전소재 및 모듈의 경우 이미 기업 주도의 상용 기술군으로 분류하고 있다. 각 기업에 대응한 맞춤형 기술들이 기업 자체적으로 개발될 정도로 산업화의 준비가 잘 갖춰진 상태이나 각 보유기술의 구체적 현황에 대해서는 대외적으로 잘 알려지지 않고 있다. 국가 R&D에서 금속계는 기업주도, 산화물계는 학연주도로 수행되는 특징이 있다.

근년 수행된 대표적 연구 프로젝트로는 ‘고효율 열전 변환 시스템 개발’이라는 국가주도형 프로젝트(NEDO지원)가 있다. 2002년부터 2007년까지 5년 동안 250억원대의 연구비로 수행됐으며 IHI·UBE·Eco21·Komatsu·Toshiba·Yamaha 등의 회사가 참여했다. 대표 성과로는 중온 열원(500~600℃)에 대해 에너지변환효율 15%이상의 복합발전모듈 개발이 보고 됐다.

현재 수행중인 국가주도형 대표 R&D과제로는 중온용 폐열회수를 목적으로 한 ‘Development of High-Performance Thermoelectric Materials by Controlling Nano Structure of Caged Compounds’(연구기간 2009∼2017년, 연구비 1단계 2억1,000만엔, 2단계 6억엔. Denso사와 3개 연구소 참여)와 ‘Development of High-Efficiency Thermoelectric Materials and Systems’(연구기간 2008∼2014년, 연구비 2억2,700만엔, 나고야대학과 3개 연구소 참여)가 있다.

일본 국립 나고야대학의 Koumoto 교수는 ‘n형 산화물 열전변환소재, 패로브스카이트형 SrTiO3 개발’ 국가 프로젝트를 수행 중이며 또한 일본 산업기술종합연구소(AIST)를 중심으로 세라믹계 소재개발에 대한 다수의 연구 프로그램이 진행 중인 것으로 알려져 있다.

▲ 일본의 주요 연구기관, 기업 및 연구내용 .

■ 국가별 동향(독일 및 EU)

◇주요 정책 및 연구개발 프로그램


녹색기술의 선진국인 독일도 최근 열전분야의 지원을 크게 늘려 실용 가능한 기술 중심으로 다양한 연구를 활발하게 진행하고 있으며 마이크로모듈화 기술분야에서 강점을 나타내고 있다. 특히 독일 주도하에 2008년을 기점으로 유럽연맹 공동연구 프로젝트인 F7프레임워크 프로그램에 열전소재 분야가 포함됨으로써 유럽연맹에서의 본격적 연구가 진행 중이며, 독일 내에 열전연구 관련 팀만 브라운호프 연구소를 비롯해 최소 30개 이상으로 알려지고 있다.

주요 연구분야는 실용화 분야에 중심을 둔 벌크형 텔루라이드(Telluride)계로서 최근 추세에 대응해 나노 컴포지트 관련 기술 개발에 대해서도 많은 연구가 수행중이며 주요 차량용 폐열발전기 분야에 대한 적용 노력이 경주되고 있다. 관련 연구를 수행하고 있는 자동차 회사로서는 BMW·폭스바겐·르노 등이 대표적이다.

■ 국가별 동향(중국)

최근 녹색기술에 대해 국가적 지원과 투자를 아끼지 않고 있는 중국은 열전분야에 대해서도 대규모 R&D를 지원하고 있다.

열전분야의 대표적 연구사업으로는 ‘National 973 Program Of China’의 일환으로 진행 중인 ‘High Efficiency TE Materials & Devices’(연구기간 2007∼2011년, 연구비 3,000만위안), ‘Development For Key Techniques and 5-10 kW Level Distributed Hybrid System’이 있고, 일본과의 국제공동 연구사업인 ‘1kW-Level PV-TE Hybrid System’ 개발 사업 등이 있다.

美·日·獨 기술 선점 경쟁 치열…정부 지원 크게 ↑

車 등 전방산업 경쟁력 강화 위한 투자폭 확대

▲ 국내의 선도 연구기관, 기업현황 및 연구내용 .

■ 국가별 동향(한국)

◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램


최근 열전기술 분야에 대한 중요성을 인식해 국가주도형 대형 과제가 진행 중으로 지식경제부에서 지원하고 있는 에너지 중대형사업 ‘나노기반 열전소재 및 모듈화기술’개발 사업(총괄 : 한국전기연구원) 및 ‘차세대 열전반도체 고차 나노구조 소재기술 개발’사업(총괄 : 한국세라믹기술원)이 대표적이다.

과거 국내의 주요 연구는 금속계 열전소재의 대표 격인 Bi-Te계 열전소재로 상온 또는 저온영역에서 열전냉각과 열전발전이 가능할 뿐만 아니라 열전성능지수가 높기 때문에(벌크차원에서는 최고성능) 냉각분야에서는 한국과학기술원, 발전분야에서는 한국전기연구원 등에 관련 연구를 수행한 바 있다.
최근의 나노기반 금속계 열전소재에서는 ‘준안정 석출상 및 조직적 이방성 제어를 통한 나노조직제어’, ‘나노입자 또는 입계제어’를 통한 ‘열전도도 억제’에 주안점을 두고 연구가 수행되고 있고, Bi-Te계의 저온용 열전소재에 대해서는 한국과학기술원·재료연구소·대구경북과학기술원·한국전기연구원·홍익대·부경대·인하대 등에서 관련 연구결과들을 보고하고 있다.

재료연구소의 경우 Mechano-Chemical공정을 통해 우수한 성능의 p형 Bi-Te계 나노분말 제조에 대한 연구들을 수행 중인 것으로 알려지고 있다. 한국전기연구원에서는 최근 중온 발전용으로 벌크계 소재 중 최고 성능이 보고된 LAST((Pb-Sb-Ag-Te)계와 p형으로 우수한 열전성능이 보고되고 있는 ZnSb계, TAGS-85와 같은 중온용 열전발전 소재에 대한 집중적 연구를 수행 중이다. Mg2Si를 포함한 실리사이드계 열전물질은 포항산업과학연구소(RIST) 등에서 연구를 수행 중인 것으로 보고되고 있고 중온용 스쿠테루다이트계 열전물질은 충주대를 중심으로 연구결과들이 보고되고 있다.

열전나노 박막 소재 및 모듈화 기술 개발 분야는 재료연구소 등에서 다양한 연구성과들이 보고되고 있다. 재료연구소에서는 동시스퍼터링(Co-Sputtering)법을 이용해 Bi2Te3 및 Bi0.5Sb1.5Te3 박막을 성장시킴으로써 제벡(Seebeck) 상수가 각각 -130uV/K, 180uV/K인 소재를 개발해 보고한 바 있다. KIST 박막재료연구센터에서는 MOCVD법으로 GaAs 기판위에 Bi2Te3박막을 성장해 제벡(Seebeck) 계수가 최대 150uV/K까지 얻어짐을 보고한 바 있고 한국화학연구원에서도 Bi-Te계 초격자 박막 생성에 관한 연구가 수행중인 것으로 보고되고 있다.

나노차원 열전소재에 대한 열전특성 기술은 현재까지도 표준화되고 공인된 기술이 없으나 최근 관련한 다양한 측정방법들이 제시되고 실험적으로 검증되고 있는 실정으로 고려대학교 권오명 교수팀에서는 상온·상압 원자힘 현미경(AFM)과 열전대 프로브에 AC신호를 사용해 반도체 접합에 대해 수십nm 수준의 해상도로 열전특성을 측정했다고 보고한 바 있다. 한국 표준과학연구원에서는 수nm 해상도의 나노 열전측정 및 나노 열물성 측정방법에 대한 연구개발을 수행중이며 열-전기에너지 변환특성을 나노스케일에서 조합(Combinatorial)적인 방법을 통해 측정하려는 측정분야 원천기술개발이 진행 중이다.

국내 산화물계 열전소재의 대한 연구는 결정 배향성을 제어해 열전성능을 향상시키는 것을 주목적으로 하고 있다. 관련 연구그룹은 한국세라믹기술원, 세종대 등으로 Doped-NaC22O4, Doped-Ca3, Co4, O9, , (ZnO)mIn2O3(m=1, 3, 5, 7, 9) 계에 대한 조성 및 배향성 제어를 통한 성능 향상 연구와 고분해능 투과 전자 현미경에 의한 구조분석과 관련 연구 결과를 발표하고 있다.

서울대학교에서는 페롭스카이트계 산화물 열전소재를 주요 연구대상으로 금속//산화물 하이브리드 물질에 대한 연구도 함께 수행하고 있고, 산화물의 산소부정비량과 결함제어를 통한 열전성능 향상 방안에 대한 열역학적 이론개발에 대한 결과들이 보고되고 있다.

최근 열전 나노선에 대한 연구도 학계를 중심으로 활발한 연구가 수행중이며 대표적 연구팀으로는 연세대학교·이화여자대학교·광주과학기술원·전북대학교·재료연구소·한국전자통신연구원·한국표준연구원 등이 있으며 Bi-Te계, Pb-Te계 및 Si계 반도체물질에 대한 나노선 제조공정 및 물성측정에 대한 연구들이 수행중이다.

열전변환모듈에 대해선 1990년대 말 한국과학기술원·홍익대를 중심으로 냉각용 모듈개발에 대한 연구를 수행한 바 있고, 중온 및 저온용 소재를 경사기능화해 복합화한 소재에 대해 성능을 평가한 바 있다.

최근 한국전기연구원에서는 중온열원에 대응한 6W(ΔT=400K)급 이상의 Pb-Te계 중온용 발전모듈을 개발하고 이것의 고성능화를 위한 고효율 복합모듈화 기술에 대한 개발연구를 수행하고 있다.

마이크로 열전모듈은 한국기계연구원을 중심으로 활발한 연구가 수행 중이며 한국전자통신연구원 등에서는 MEMS공정을 이용한 실리콘계 박형 열전모듈에 대한 연구를 수행하고 있는 것으로 알려지고 있다.

산화물계 열전모듈에 대한 연구성과로는 한국세라믹기술원에서 제펠 등과 Ca3Co4O9(p)-(ZnO)7In2O3(n)계를 이용한 산화물열전변환 모듈을 개발해 423mW의 최대 출력을 보고한 사례가 있다.
최근 국내 기업들의 연구도 점차 활발해져 삼성종합기술원에서는 ZT=1.4내외의 '인듐셀레나이드(In4Se3-x)계 열전물질을 개발해 그 성과가 유명 과학저널지인 네이쳐(Nature)에 게재되기도 했다.

▲ 세계최고 기술 대비 국내기술 격차 및 수준.

◇ 기술경쟁력 분석

세계최고의 기술(100%)과 비교한 국내기술 수준은 전체적으로 대략 70%정도 판단된다.
세계최고 기술 대비 국내기술 격차 및 수준은 위의 표를 참고하면 된다.

■ 국내외 주요기업의 생산활동

현실적으로 열전변환기술의 주요시장은 냉각분야이며 발전분야는 현재까지도 본격적인 산업화가 이루어지지 않고 있다.

그럼에도 산업적 파급효과가 큰 자동차 분야에서 연비향상을 위한 보조발전장치(APU : Additional Power Unit)와 냉난방용 공조부품 적용 가능성이 높아지고 있어 10년 이내에 본격적인 산업화가 이루어질 것으로 예측된다.

▲ 1993년을 기준으로 한 열전 냉각용량(와트)당 단가.

◇ 세계 주요기업 및 산업 현황

열전변환 기술이 가장 앞선 미국의 열전모듈 생산업체로는 Melcor, Hi-Z 등이 대표적이며 최근 양자제어형 열전소재 및 모듈 개발을 발표한 RTI에서는 이와 같은 실적을 바탕으로 해당 기술분야를 분리독립해 Nextreme사를 설립했다. Nextreme사는 최근 800만달러를 투자해 나노기반 열전모듈의 상용화 또는 관련 응용품(냉각제품) 개발 계획을 발표한 바 있으나 현재까지 상용제품 출시는 이루어지지 않고 있다.

일본의 경우에는 도시바·도요타·산요·샤프·KELK 등과 같은 주요기업들이 자사의 주력상품에 적용하기 위한 열전기술을 보유하고 있다. 소재와 모듈분야에서는 페로텍(FerroTec)과 최근 KELK로 사명이 바뀐 KOMATZU전기사가 대표적으로 열전냉각용 모듈 생산에 주력하고 있으며 발전분야에서도 다양한 응용기술을 확보하고 있는 것으로 알려져 있다. 모듈기술 분야에서는 세계 정상급 기술을 보유하고 있는 것으로 평가되고 있다.

최근 중국은 값싼 노동력을 바탕으로 가격 경쟁력을 갖춘 열전변환 모듈을 생산하기 시작했고 모듈분야에서 연 500만달러 이상의 매출기업이 9개 이상으로 열전변환모듈의 세계 생산기지화 되고 있다. Fuxin Electronics사의 경우 2007년 한 해 동안 5,000만달러 이상의 매출을 올린 것으로 알려져 있다. 세계적으로는 중국의 열전모듈 생산 기지화가 열전 응용품의 단가를 낮추는 긍정적 측면으로 작용해 관련시장의 팽창을 촉진할 것으로 기대된다.

실제 모듈단가는 시장 확대에 따라 아래 그림에서와 같이 급격한 감소 추세에 있고 최근과 부각되고 있는 관심과 잠재적 시장 규모를 고려하면 그 단가는 더욱 하락 할 것으로 예측돼 시장 창출상황은 매우 긍정적으로 평가된다.

대표적 중국의 기업으로는 전술한 바 있는 Fuxin Electronics외에 Hui Mao, HiCool, Hangzhou Jianhua Semiconductor Cooler, Hebei IT Shanghai, Taicang TE Cooler , Taihuaxing Trading/Thermonamic Electronics 등이 알려져 있다.

열전반도체 기술의 대부인 러시아 기업으로는 Thermion·Altec·Kryotherm· Nord·Osterm·RIF Corp.·RMT·Thermix·ADV-Engineering 등이 있다.

최근 열전산업 분야에서 대표적 기업으로 부상하고 있는 기업은 미국 Amerigon사로 열전기술을 차량에 적용한 냉난방용 차량시트(Climate Control Seat™ : CCS™)를 개발해 열전변환기술의 본격적 산업화를 주도하고 있다.

2007년 기준 100만개를 생산해 전 세계 고급 승용차에 공급한 바 있다. 현대자동차의 에쿠스, 제네시스 등에도 장착돼 있고 중형급 차량으로 적용이 확대되고 있다. 또한 미국 Amerigon사로부터 분리독립한 BSST사는 미국 에너지부(DOE) 지원 하에 차량용 열전발전기 분야에서도 선도적 R&D를 이끌고 있다.

차량용 열전발전기 분야는 BMW·폭스바겐·사브·현대 등 주요 자동차 기업에서도 연구개발중이며 일부는 2012년 제품출시를 목표로 이미 도로시험 중에 있는 것으로 보도되고 있다.
프라운호퍼 연구소로부터 분리독립한 마이크로펠트(Micropelt)사의 경우, 우수한 마이크로 모듈 제조공정 기술을 바탕으로 다양한 혁신적 시제품들을 제안하고 있다.

대표적 독일 화학회사인 바스프(Basf)사도 텔루라이드계 열전소재에 대한 소재 및 모듈화 기술에 대한 연구와 상품개발이 추진 중인 것으로 알려지고 있다.

전 세계에서 열전소재 및 모듈을 생산 판매하는 업체에 대한 개요는 아래 표에 정리해 나타냈다.

▲ 국제 열전모듈제조업체의 최근 투자액.

◇ 국내 기업

국내에서는 현대자동차·한라공조·세종공업 등에서 관련 기술을 개발 중에 있다.

현재 상용 제품군을 개발해 판매하고 있는 곳은 주로 중소기업들로 수입된 모듈을 이용해 냉각분야의 어셈블리들을 제작해 판매하고 있다. 공급된 소재를 이용해 냉각모듈을 제작 판매하는 기업으로는 보텍스세마이컨덕터 정도이며 제펠·동진코퍼레이션·에이스텍 등과 같이 수입모듈을 활용해 열전 어셈블리를 제작·판매하는 관련 중소기업이 있다.

▲ 미국 Amerigon사의 1999-2007년 동안의 매출액 증가추세.

■ 시장규모 및 전망

열전변환기술은 아직도 성숙된 기술이 아닌 시장 진입기 기술로 현재 명확한 시장규모를 판단하기는 어렵지만, 일부 외국기업의 자료와 일부 예측자료를 통해 대략적 규모는 추측할 수 있다.

아래의 표는 미국 ENECO사가 2006년 열전변환소자의 잠재시장을 추산한 결과다.

아래의 그림은 현재 열전기술 시장의 대부분을 차지하고 있는 열전 가열·냉각 분야의 시장분포를 일본 고마츠사(KOMATSU)가 분석한 결과를 나타낸다. 주요시장은 화장품냉장고·와인쿨러 등의 개인·가정용 소형냉각기 분야가 가장 크고, 통신용 함체냉각기·차량용 소형냉온장기·반도체 공정에서의 특수냉각설비·의료분야 등의 민수분야 시장과 국방 및 우주와 같은 특수분야 시장이 활성화 돼 있다.

일본 고마츠사가 예측하고 있는 열전성능 지수 및 에너지 변환효율 증가에 따른 시장크기를 다음의 그림에 나타냈다.

2004년 ‘DOE/EPRI High Efficiency TE Workshop’에서 보고된 자료에 의하면, ZT 값이 2인 열전소자가 개발될 경우, 시장 규모는 이 부분에만 연간 수십억달러일 것으로 예측되고 있다.

미국 ENECO사가 예측한 세계 열전산업의 잠재시장을 근거로 그 중에서 열전소재와 모듈 시장은 전체시장 크기의 10%로 가정하고 세계 열전시장 대비 국내시장의 크기는 5% 정도로 가정하며 또한 세계 시장 크기가 매년 20%씩 증가한다고 가정할 경우의 열전시장 발전전망은 아래와 같이 예측할 수 있다.

▲ ▲열전소자의 잠재시장 추정.

■ 혁신의 부메랑, 새로운 시작들

◇ 열전물성 측정의 표준화


최근 열전소재 분야는 에너지기술의 가치상승, 나노기술의 발달 등으로 소재뿐만 아니라 물리·화학분야에서의 첨단 제어·합성 기술들이 시도되고 있고 각종의 첨단 실험을 통해 ZT=2.0대의 혁신적 물질들이 보고되고 있다.

그러나 이 같은 우수한 결과에도 불구하고 체계화되지 않고 표준화되지 않은 측정방법과 물성 평가상의 기술적 문제 등으로 근년 보고되고 있는 나노차원 열전소재에 대한 결과들은 그 물성의 재현성과 신뢰성에 대한 조심스런 의문들이 제시되고 있고 실제 응용에 활용할 수 있는 새로운 평가 데이터에 대한 필요성이 증대되고 있다.

이 같은 문제점으로 인해 미국을 중심으로 열전성능 측정법에 대한 표준화 연구가 이미 시작됐고 일부에서는 관련한 국제 공동작업들이 추진 중이다.

그럼에도 불구하고 열전변환기술은 산업화에 가장 근접한 신에너지 기술로 인정받고 있을 뿐만 아니라 나노기반의 첨단제어기술들에 의해 혁신적 성능향상 가능성이 매우 높아 거대 에너지 시장 창출의 비전은 매우 밝다.

따라서 산업체에서 요구되는 예측 가능하고 설계 인자화 할 수 있는 객관적 물성평가 방법들이 제시되고 이것에 대한 객관적 데이터들이 축적될 경우 미래에너지 활용에 대한 새로운 가치들을 창출하는 핵심 기술군으로 부각될 가능성이 매우 크다.

▲ 2007년 세계 열전냉각분야의 시장분포.

2018년 세계 시장 139조, 국내 6조7천억 예상

시장 형성 미흡…정부, 수요 견인할 사업 육성해야

▲ 국내외 열전기술 응용시장 예측.

◇ 연구개발의 주요 키워드

전술한 바와 같이 기술적으로 소재분야에서는 전기전도도의 큰 감소 없이 열에 의한 포논을 억제하기 위한 다양한 기술들이 단기적 연구의 주요 목표가 될 것이다. 특히 비교적 최근에 기술적 혁신이 일어났고 아직도 그 기술적 구현에 매진하고 있는 특수한 환경으로 인해 단기적으로는 현재의 연구핵심과 유사한 다음과 같은 기술들이 주요 개발의 핵심요소로 제시될 것으로 판단된다.

○ 나노입자의 의한 외생적 포논 산란자 도입
○ 내생적 나노 미시조직의 발현을 통한 포논 산란
○ 복잡결정계에서의 결정 모듈링을 통한 포논 산란유도
○ 벌크, 나노차원에서의 열전물성 측정표준화
○ 신열전 물질모사 및 평가 예측
○ 모듈의 내환경 및 내구성 확보기술
○ 모듈의 고효율화 기술
○ 저손실형 어셈블리 소재 개발기술
○ 다원 열원 대응형 고효율 열전시스템 개발 기술 등


전술한 바와 같이 현재까지도 다양한 열전물질에서의 포논에 대한 유효한 해석과 분석은 어렵다. 이 같은 문제점을 극복하기 위해 미국 등의 선진국에서는 이미 최적 포논제어 조건에 대한 원천적 연구들을 최근 시도하고 있다.

그러나 아직도 실험적으로 확인되지 않고 있는 극차원 제어에서 발현될 것으로 예측되는 제벡계수의 증가가 증명될 경우, 열전재료는 또한번의 기술적 혁신을 기대할 수 있을 것이다.

▲ 2007년 열전변환기술 시장의 규모.

■ 열전산업 발전을 위한 지향점

◇ 공세적 기술지원의 필요성


열전변환기술은 전기와 열에너지의 유용성을 친환경적으로 극대화 할 수 있고 열에너지의 다단계 피드백이 가능한 재생 에너지 기술로 향후 그 기술적 가치는 더욱 증가할 것이 분명하다.

특히 열전변환 기술분야는 비교적 근년에 기술적 혁신이 일어나 선진국과의 기술적 격차가 작고 나노분야에서의 국제적 경쟁력 등을 고려하면 타 에너지 기술군에 비해 원천기술 확보가능성이 매우 높다. 뿐만 아니라 IT와 융합된 신재생에너지 시장에서의 적용가능성이 매우 높은 미래지향적 녹색 에너지기술이다.

그러나 기술과 시장의 미성숙 등으로 단기적으로 기업의 적극적 참여가 용이하지 않은 특수 환경을 고려할 때, 정부의 장기적이고 지속적인 지원이 필요하다.

최근 대기업을 중심으로 커져가는 기술적 필요성 인식과 시장참여 의지가 국가적 지원과 산학연의 적극적 개발노력을 토대로 보다 공격적으로 실현될 경우, 열전변환기술이 에너지 분야에서의 국가적 신성장 동력으로 성장할 가능성은 매우 크다.

◇ 수요 견인형 산업화 모델 검토필요

최근의 에너지 기술분야는 에너지 생산에 대한 녹색화, 이용에 대한 고효율화를 목표로 전기의 생산과 활용에 대한 가치상승이 매우 두드러지고 있다. 특히 생활 에너지의 대부분을 차지하는 전기와 열의 효율적 사용은 거시적으로는 국가적 에너지 정책의 핵심이 되고 있으며 미시적으로는 가정단위의 에너지 소비를 최적화 할 수 있는 상품개발이 주요한 화두가 되고 있다. 특히 CHP(Combination of Heat & Power)로 표현되는 열과 전기의 통합적, 고효율화 기술은 향후 세계 에너지 시장의 핵심요소로 성장할 가능성이 매우 높다.

이 같은 환경 하에서 반도체 기술을 이용함으로써 친환경적이며 다단계의 열에너지 재생이 가능해 기존 에너지 생산시스템의 효율을 극대화 할 수 있고 미래 시장주도형 IT, BT분야에서의 전원으로 사용가능성이 높은 열전변환기술의 미래는 최근의 시장분위기를 언급하지 않더라도 매우 긍정적이라 할 수 있다.

다만, 이같은 기술적 잠재성을 시장에 뿌리내리고 시장의 기술경쟁을 통해 국제적 경쟁력을 확보하기 위해서는 열전변환 응용 제품의 보급률 확대를 위한 국가적 시장 확대 정책이 매우 필요하다. 즉 열전변환용 상품 또는 시스템에 대해 태양광 분야에서 지원되는 다양한 세제적, 자금적 지원정책이 도입될 경우, 현재의 기술만으로도 충분한 시장 경쟁력을 갖춘 각종의 열전변환 응용품들이 시장에 나타날 수 있을 것으로 기대된다. 이것은 곧 에너지 분야에서의 국가적 경쟁력으로 성장할 수 있는 중요한 계기가 될 것이 분명하다.

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