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우주·항공

[우주칼럼] ‘우주 냉기’를 이용해 야간 전력 생성… UC 데이비스, 복사냉각–스털링 엔진으로 연료없이 전기 만들다

 

[뉴스스페이스=김시민 기자] UC 데이비스 연구진이 지상 온도와 우주 공간의 극저온을 ‘복사적으로’ 연결해, 연료·태양광 없이도 밤에 기계적 동력을 뽑아내는 소형 스털링 엔진 시스템을 실증했다는 점이 핵심이다​.

 

UC Davis 공식발표, TechXplore, Science Advances에 따르면, 연구팀은 1년간의 야간 실험에서 최소 평방미터당 400밀리와트(0.4 W/m²)의 기계적 출력을 얻었고, 이를 직접 팬 구동과 소형 발전 모터 결합으로 전류 발생까지 보여주었다​. 이 연구는 11월 12일 Science Advances에 게재됐고, DOI(10.1126/sciadv.adw6833)가 공개됐다​.​

 

원리는 어떻게 작동하나

 

스털링 엔진은 큰 온도차가 아닌 작은 온도 구배에서도 효율적으로 일하는 폐회로 열기관으로, 연구진은 ‘뜨거운 쪽을 가열’하는 통상 접근을 뒤집어 ‘차가운 쪽을 우주와 복사적으로 연결’했다​. 장치는 위로 향한 복사 냉각 안테나 패널(상부, 우주와의 복사적 결합)과 지면(하부, 상대적으로 따뜻한 열원) 사이의 미세한 온도차를 이용해 피스톤–플라이휠을 구동한다​.

 

제러미 먼데이 UC 데이비스 교수는 “우주와 물리적으로 닿을 필요는 없고, 맑은 밤에 몸에서 열이 빠져나가듯 ‘복사적’ 상호작용만으로 충분하다”고 설명했다​.​

 

어디에 유리한가


복사 냉각의 효율이 높은 저습·맑은 밤 지역에서 성능 잠재력이 가장 크다​. 온실·주거 환기처럼 야간에 ‘적당한 전력’을 요구하고, 동시에 외기 온도가 낮아 환기 수요가 늘어나는 용처가 대표적 초기 시장으로 제시됐다​.​

 

상용화·지식재산 동향


UC 데이비스는 본 기술에 대해 임시 특허를 출원했으며, 설계 고도화와 응용 확장 연구를 예고했다​. UC의 기술이전 포털도 ‘저온 차동(LTD) 스털링 엔진을 복사냉각과 결합한 지속가능 동력’ 콘셉트를 소개하며 이전·사업화를 모색 중이다.

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