△ 연구보

우리 주변은 태양열, 산업폐열과 같은 열에너지로 가득 차 있지만 이를 효과적으로 활용하지 않고 그냥 방치하고 있다. 그럼 이것으로부터 우리 일상생활에 유용한 에너지를 추출해내는 방법은 없을까? 최근 그 해결사로 스터링엔진이 한몫을 하고 있다.

일반인들에게 스터링엔진이란 이름은 생소할지도 모르나, 1816년 이미 영국의 로버트 스터링에 의하여 창안되었다. 당시 증기기관과 내연기관의 급속한 발전으로 각광을 받지 못하다가, 최근 지구 환경문제나 대체에너지의 중요성이 강조되면서 다시 주목을 받기 시작하였다.

스터링엔진은 수소나 헬륨 등 작동가스를 실린더내에 밀봉하고 이를 외부에서 가열 및 냉각시켜 피스톤을 움직여 열에너지를 기계에너지 또는 전기에너지로 변환시키는 기관으로서, 학교 실험실용에서부터 가정용 열병합발전시스템, 항공기, 우주선, 선박, 잠수함의 추진기관에 이르기까지 폭넓게 활용될 수 있다.

스터링엔진의 제일 큰 장점으로는 외연기관으로서 다양한 연료원을 열원으로 사용할 수 있다는 것을 꼽을 수 있다. 정부는 신재생에너지 개발보급정책 추진으로 2011년까지 5% 공급을 목표로 하고 있다. 신재생에너지에는 태양열, 태양광, 바이오, 폐기물, 수력, 풍력, 지열, 연료전지가 포함되는데, 신재생에너지 중 폐기물, 바이오에너지와 태양열이 스터링엔진의 열원으로 쉽게 활용될 수 있으며 각각 신재생에너지의 69.4%, 3.7%와 1.0%를 차지한다. 만일 이를 스터링엔진의 열원으로 하여 필요한 기계에너지 및 전기에너지를 얻을 수 있다면 이는 우리에게 큰 혜택이 아닐 수 없다.

특허청(청장 고정식)에 의하면, 스터링엔진 관련 특허출원은 양적으로 점점 늘어나고 있다. 스터링엔진 관련 기술은 1984년에 특허출원되기 시작하여 1988년부터 20년 동안 총 155건의 특허출원이 있었으나, 최근 5년간의 특허출원 건수가 62건으로 전체 스터링엔진 출원건수의 40%를 차지하고 있다.

스터링엔진 관련 출원은 크게 시스템 자체의 구성 관련 출원, 재생에너지의 이용에 관한 출원, 및 기타 출원으로 대별할 수 있다. 1988년부터 20년 동안의 출원유형별 동향을 살펴보면, 시스템 자체의 구성에 관한 출원 중 열교환수단에 관한 출원이 상당 부분 차지하는데, 이는 재생기, 헤드 및 냉각기의 열전달 효율을 향상시키는 것이 스터링엔진의 효율과 직접적인 연관이 있기 때문인 것으로 분석된다.

또한, 재생에너지 이용에 관한 출원은 최근 5년간 15건 출원되어 전체 재생에너지 이용 관련 출원건수의 75%를 차지함을 알 수 있는데, 이는 재생에너지의 이용의 중요성이 강조된 결과로 보인다.

특허청 관계자는 “향후 정부의 신재생에너지의 보급추진에 따라, 스터링엔진이 가정용 열 및 전력 겸용 장치로 활용되는 등 우리 일상생활에서도 스터링엔진을 자주 볼 수 있을 것이며, 이에 따라 신재생에너지 이용을 포함한 스터링엔진의 특허출원이 점점 증가할 것으로 전망된다”고 말하였다.

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