기계연, 가정용 소형발전 가능한 스털링 엔진 국산화 성공

한국기계연구원 극한에너지기계연구실 박성제 박사

국내연구진이 가정용 소형 발전이 가능한 스털링 엔진·발전기를 국내 최초로 개발하는데 성공했다.

한국기계연구원은 극한에너지기계연구실 박성제 박사팀은 기존 가정용 보일러에서 온수와 1 ㎾의 전기를 동시에 생산할 수 있는 자유피스톤 방식의 스털링엔진·발전기의 원천기술을 개발해 국산화했다고 27일 밝혔다.

스털링엔진은 피스톤과 실린더로 이루어진 공간 내에 헬륨 또는 수소를 넣어 밀봉하고, 외부에서 가열ㆍ냉각을 반복해 피스톤을 구동하는 외연기관이다. 이론적으로 가장 높은 효율을 가진 것으로 평가받고 있다.

1 ㎾급의 스털링엔진·발전기는 현재 선진국 소수의 회사에서 독점적으로 생산하고 있으며, 국내에서의 연구는 그동안 기초연구단계에 머물러 있었다.

기존 방식과 달리 박성제 박사팀은 양방향 선형발전기를 개발하여 전기출력과 효율 등의 기본성능은 비슷하나 진동과 소음을 대폭 줄일 수 있게 했다.

이번에 개발된 기술은 직선운동을 회전운동으로 변환하는 과정에서 발생되는 손실을 줄일 수 있는 자유피스톤 방식으로 개발되어 부하변동에 따른 제어능력을 향상시켰다는 점이 특징이다.

또한 스털링엔진은 외연기관으로 연속연소가 가능하므로 내연기관과 달리 폭발행정이 없어 소음ㆍ진동과 유해가스 배출이 적으며, 엔진구조가 단순하여 내구성이 우수하고 대량생산 시 생산비가 감축된다. 특히 자유피스톤 방식을 사용하여 수명을 연장시킬 수 있으며, 유지보수 기간도 상당히 늘릴 수 있는 장점이 있다.

연구책임자인 박성제 박사는 "특히 다종연료 사용이 가능하고, 효율이 높은 스털링엔진/발전기의 국내 개발로 국가 전력 수요 불균형에 크게 기여할 것으로 기대한다"며 "향후 군사 분야의 이동전원용이나 자동차 및 산업 폐열을 이용한 저온도차 스털링엔진·발전기 개발에 주력할 예정"이라고 말했다.

[e-mail] 김혜민 기자