▲ 박성제 한국기계연구원 박사가 가정용 소형 스털링엔진을 소개하고 있다..

기존 가정용 보일러에서 온수와 전기를 동시에 생산할 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택) 극한에너지기계연구실 박성제 박사팀은 기존 가정용 보일러에서 온수와 1kW의 전기를 동시에 생산할 수 있는 자유피스톤 방식의 스털링엔진/발전기의 원천기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

스털링엔진은 피스톤과 실린더로 이루어진 공간 내에 헬륨 또는 수소를 넣어 밀봉하고, 외부에서 가열ㆍ냉각을 반복해 피스톤을 구동하는 외연기관이다. 가스·액체·고체 연료를 모두 사용할 수 있으며 열효율이 높고 내연기관과 달리 폭발행정이 없기 때문에 소음, 진동, 배출가스도 적어 가정에서 기존 보일러를 대체할 수 있는 열병합 발전시스템으로 각광받고 있다.

현재 1kW급의 스털링엔진/발전기는 현재 선진국의 한두 개 회사에서 독점적으로 생산하고 있으며, 국내에서의 연구는 그동안 기초연구단계에 머물러 있었다.

박성제 박사팀은 양방향 선형발전기를 개발해 전기출력과 효율 등의 기본성능은 비슷하나 진동과 소음을 대폭 줄일 수 있게 했다. 또한 직선운동을 회전운동으로 변환하는 과정에서 발생되는 손실을 줄일 수 있는 자유피스톤 방식으로 개발돼 부하변동에 따른 제어능력을 향상시켰다는 점이 특징이다.

스털링엔진/발전기는 태양열발전시스템과 군사 및 우주용 소형 전원용은 물론 자동차 배열 및 산업 폐열을 이용한 발전시스템으로도 활용할 수 있어 파급효과가 매우 크다. 연구팀은 향후 군사 분야의 이동전원용 초소형 스털링엔진/발전기와 자동차 및 산업 폐열을 이용한 저온도차 스털링엔진/발전기 개발에 주력할 예정이다.

연구책임자인 박성제 박사는 “최근 에너지 수급 불균형과 환경문제 등으로 분산전원 및 가정용 열병합발전시스템에 대한 관심이 높아지고 있다”며, “특히 다종연료 사용이 가능하고, 효율이 높은 스털링엔진/발전기의 국산화를 통해 국가 전력 수요 불균형에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.