1. 제 목 : Thermophotovoltaics: introduction, issues, and its future

2. 연 사 : 이헌주 박사 (한국과학기술연구원(KIST))

3. 일 시 : 2013년 11월 15일 (금) 16:30-17:30

4. 장 소 : 301동 105호

5. 내 용
  열광전변환(Thermophotovoltaics)은 1890년대 그 개념이 처음 나왔는데, 열에너지로부터 복사에너지를 직접 PV cell구동에 사용하여 전기에너지를 얻고자 하는 기술이다. 그러나, 시스템 구성의 한계로 인하여, 그 효율이 0.1%도 나오지 않았기에 한동안 잊혀져 있다가, 최근 마이크로/나노 공정의 발전과 PV Cell 디자인 기법이 발달 하면서, 다시금 관심을 받기 시작하였다. 특히, 태양광 열광전변환 시스템의 경우, 태양으로부터 오는 모든 파장대의 빛을 열로 변환 시킨 후, 특정한 파장대로 방출하여, 에너지변환 효율을 극대화 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
  이를 위해서는 각 요소기술의 개발이 필요한데, 각 요소 기술로는 태양광의 모든 파장을 열에너지로 변환시켜주는 Selective Absorber와 변환된 열에너지를 PV cell의 구동 파장대와 매칭(matching) 시켜주는 Selective Emitter, 또 방출되는 특수 파장대의 빛만 통과 시키고 나머지 파장은 열로 변환하여 재사용 가능하게 끔 해주는 필터, 파장 별로 전기에너지를 발생 시킬 수 있는 PV cell 등이 있다.
  이 중, 시스템의 최적 효율 달성을 위해서는 작동온도가 섭씨 1200도 이상의 고온이 되어야 하는데, 이 온도에서는 여러 가지 시스템 상의 문제가 있을 수 있다. 가장 문제는 마이크로/나노 구조를 갖는 Selective absorber/selective emitter인데, 마이크로/나노 스케일의 구조물이 고온에서는 Surface Diffusion이나 Evaporation 등으로 형상을 유지 할 수 없기 때문이다.
  따라서, 광학적으로는 파장을 걸러주면서, 물리적으로는 고온에서 안정적인 Selective emitter가 필요하였으며, 이를 위해 Flat Surface Photonic Crystals이 설계되었다. 이는 시스템이 겪고 있었던 가장 큰 한계점을 극복하는 계기가 되었으며, 앞으로 태양광 발전 연구에 있어, 고비용 저효율 문제를 극복하고, 태양광 발전 뿐 아니라, 열원이 있는 곳에 적용이 가능 할 것으로 보여진다.

6. 약 력
2001          고려대학교 기계공학과 학사
2003          Texas A&M Univ. 기계공학과 석사
2003-2007  KIST 열유동제어연구센터 연구원
2012         MIT 기계공학과 박사
2012         KIST 다원물질융합연구소 선임연구원

7. 문 의 : 기계항공공학부 김호영 교수(hyk@snu.ac.kr), 김도년 교수(dnkim@snu.ac.kr)