“KERI, 인공지능 기반 열전발전 기준 구축”…국내 산업계 신뢰성→기술 상용화 가속

한국전기연구원이 열전발전 산업화를 위한 전례 없는 전환점을 마련했다. 박수동 박사팀이 이끈 KERI 중심 연합 연구진은, 인공지능 기반의 열전발전 기준 소자와 데이터 인프라를 구축하며 국내 기업들의 연구개발부터 실제 현장 적용까지 전 주기에 걸친 신뢰성 확보 체계를 완성했다고 9일 밝혔다. 산업계는 기술의 이론적 한계를 넘어서 실효적 역량을 입증할 수 있는 표준을 첫 손에 쥔 셈이다.

열전발전은 두 종류의 금속 또는 반도체 접점 사이에 발생하는 온도 차를 전기로 변환하는 차세대 에너지 기술로, 글로벌 대전환 시대의 친환경 성장 동력으로 각광받아왔다. 그러나 오랜 기간 이론과 실증 간 괴리가 커 산업적 적용은 지지부진했다. 박수동 박사팀은 산업통상자원부 지원 하에 AI 알고리즘을 활용해 전 세계 1만3천여 논문과 기술 보고서를 학습, 가장 널리 활용되는 열전반도체 조성과 그 평균 성능규격을 체계적으로 도출했다. 이를 기반으로 다양한 환경에서 안정된 성능을 보이는 세 가지 열전 기준 소자를 개발, 이후 국내 기업들이 자체 개발한 소자와의 객관적 비교·평가가 가능해졌다.

연구진은 열·진동·습기 등 현실적 환경 스트레스에 대한 전기·기계적 데이터베이스도 완비했다. 한국기계연구원, 한국에너지기술연구원, 한국표준과학연구원, 서울대학교, ㈜정관, 에코피아㈜ 등 유수의 기관이 참여해 소자 내구성과 수명, 계면 열전도도, 생산 공정, 장비 분석 등 첨단 연구 성과가 결집됐다. 박수동 박사팀은 기업 현장의 250~300도 고온가스 조건에서 ㎾급 열전발전 파워 모듈을 실증할 수 있는 세계 유일 평가 인프라를 도입, 기술 신뢰도와 상용화 가능성을 한층 높였다. 이 모든 데이터와 측정 프로토콜은 무료 공개된다.

KERI는 또 시뮬레이션 기반 웹사이트를 통해 열전소자별 출력 예측이 가능하도록 개방형 플랫폼을 구축했다. 박수동 박사는 "열전발전의 기준, 데이터, 실증 인프라를 원스톱으로 제공하는 체계는 세계 최초"라고 평가했으며, "범국가적 에너지 절감과 탄소중립 실현에 적극 기여하겠다"고 의지를 드러냈다. 산업통상자원부가 주도하는 세계 최대 규모 '열전발전 시스템 개발 및 실증연구' 프로젝트가 2027년까지 확대 진행되는 가운데, 연구진은 비스무스-텔루라이드 계 소재의 대량생산 공정과 냉각 기술 고도화에도 박차를 가할 계획이다. 

이번 연구 성과는 국내 열전발전 생태계의 근간을 이루는 표준과 신뢰성 내재화로, 향후 친환경 에너지 산업의 전략적 도약을 예고한다는 평가가 우세하다.