 열음향 스털링 컨버터 기술 개요 

-열음향 스털링 컨버터(Thermo-acoustic Stirling Converter, TASC)는 열음향 사이클에 의하여 열에너지를 음향에너지로 변환하는 열음향 엔진에 선형 발전기를 결합하여 전력을 생산하는 기술로서, 스털링 사이클과 동일한 원리를 가지는 열엔진 분야의 최신 기술 중 하나이다.

-열음향 엔진은 밀폐 튜브 구조에 헬륨 등의 작동기체를 고압으로 충진하여 열교환부와 음파의 공진이 일어나는 공명기(resonator)를 가진다. 선형발전기는 공명기 근처에 스피커와 유사한 다이어프램 또는 피스톤 형태로 설치되어 전력을 생산한다. 

- 열음향 현상은 열역학과 음향학이 결합된 다소 난해한 개념으로서, 열에너지(온도차)와 음향에너지(압력파)가 열역학 사이클에 기반하여 상호 변환하는 현상이다. 즉, 열로 소리를 만들수 있고(엔진), 반대로 소리는 열흐름을 만들수 있다(냉동기).

-열음향 스털링 엔진의 형태는 대표적으로 Looped tube, Loop-branched tube, Multi-stage looped tube 타입으로 구분된다. Loop-branched 타입은 루프 구조의 진행파와 직선 튜브의 정재파의 결합으로 가장 높은 성능을 보여주는 것으로 알려진다. Multi-stage looped tube 타입은 열교환부와 공명/발전부를 하나의 stage로 루프 형태의 다단 구조를 형성하여 출력 증가/대형화가 가능하다.
 

-열음향 스털링 엔진은 스털링 엔진의 기술 진보 측면에서 최초 1800년대 기구형 엔진에서 1960년대 윌리엄빌의 창안에 의해 기구부가 제거된 프리피스톤 엔진으로 발전하고, 1999년 열음향 현상을 이용하여 피스톤까지 제거한 차세대 스털링 엔진이라 할 수 있다.

-프리피스톤형 스털링 엔진은 기구형 엔진의 기구부를 제거하고 각각의 피스톤에 스프링을 연결하여 진동학적 공진으로 작동하고 운동 변환 없는 선형발전기를 적용한다. 여기에 열음향 엔진은 열음향 사이클을 이용하여 디스플레이서를 제거하고(피스톤형 열음향엔진), 다이어프램을 이용하여 파워피스톤을 제거하였다(다이어프램형 열음향엔진).

 최종 연구 개발 목표 

-본 연구의 최종목표는 고효율/고내구 열음향 스털링 컨버터 프로토타입 개발 및 실험 검증이다. 이를 통하여 열음향 컨버터의 핵심기술 및 지적재산권을 확보하고 차후 상용화/대형화 개발이 가능한 TRL 4단계(실험실 레벨 성능평가 완료)를 달성한다.