KR102062630B1 - 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 내부에 고온의 유체가 유동되는 적어도 하나의 고온관, 상기 고온관의 일측면에 배치되는 냉각판, 상하부면이 각각 상기 고온관과 냉각판에 열적으로 연결되도록 상기 고온관과 냉각판 사이에 배치되는 복수의 열전소자, 상기 열전소자 각각을 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하는 스위칭부, 상기 고온관 또는 냉각판 중 적어도 어느 하나에 대하여 각각의 열전소자가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부, 상기 온도센서부의 출력을 이용하여 발전량이 최대가 되도록 상기 열전소자 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하는 배선패턴 결정부, 및 상기 결정된 배선패턴에 따라 상기 열전소자가 서로 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도 조건 적응형 열전 발전 모듈{Thermoelectric Generation Module Adaptive to Temperature Condition}

본 발명은 열전소자를 이용한 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 제어 가능한 스위칭 소자를 이용하여 열전 발전 모듈에 배치되는 복수의 열전소자를 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성됨으로써 고온측 열교환기와 저온측 열교환기의 온도 조건에 따라서 상기 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈에 관한 것이다.

근래 전세계적으로 화석연료의 무분별한 사용으로 인한 지구 온난화 문제와 화석연료의 고갈 문제를 해결하기 위하여 화석연료의 대체에너지로서 태양광, 풍력, 지열 등을 이용하는 신재생 에너지 자원의 개발이 요구되고 있다.

그러나, 이러한 신재생 에너지의 경우 아직까지는 기술진보의 한계와 낮은 경제성으로 인하여 제한적인 사용에 그치고 있는 실정이기 때문에, 최근에는 기존 에너지원을 사용한 후에 버려지는 폐열이나 운동량 등의 폐에너지를 회수하여 재사용하는 에너지 하베스팅 기술에 관심이 집중되고 있다.

이와 같은 에너지 하베스팅 기술 중 폐열을 이용하여 전기에너지를 발생시키는 기술인 열전 발전(thermoelectric generation) 기술은 폐열이 발생되는 자동차, 우주, 항공, 반도체, 바이오, 철강 등 산업 전반에 광범위하게 적용될 수 있는 장점으로 인하여 현재 가장 활발하게 연구가 진행되고 있다.

상기 열전 발전 기술은 열전소자 양측의 온도차에 의해 기전력이 발생되는 Seebeck 효과를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방식으로서, 열전소자의 일측면에는 폐열을 공급하고 타측면은 냉각수와 열교환시킴으로써 열전소자의 양측면에 온도차가 발생되도록 하는 것이 일반적인데, 이러한 열전 발전 기술을 적용한 열전 발전 모듈의 구체적인 구성은 하기 [문헌 1] 내지 [문헌 2] 등에 상세히 개시되어 있다.

하기 [문헌 1] 등에 따른 열전 발전 모듈의 경우 단일 열전소자의 발전량이 매우 적기 때문에 고온 열교환기의 일측면에 복수의 열전소자를 이격 배치하고 상기 열전소자들이 열전 발전 모듈의 제작시에 미리 일정한 방식에 따라 직렬, 병렬 또는 직병렬 중 어느 하나의 방식으로 고정적으로 연결되도록 구성된다.

그러나, 동일한 열전소자의 경우 고온부와 저온부의 온도 조건에 따라 출력이 달라지므로 최대의 발전량을 얻기 위해서는 열전소자 사이의 전기적 연결방식이 열전 발전 모듈이 설치되는 환경의 고온부와 저온부의 온도 조건에 따라 달라져야 하는데, 하기 [문헌 1] 등과 같이 제작시에 이미 열전소자들의 전기적 연결이 고정될 경우에는 열전 발전 모듈이 설치되는 환경의 임의의 온도 조건에 대하여 최대 발전량을 얻을 수 없거나 해당 온도 조건에 따라 개별적으로 별도의 열전 발전 모듈이 따로 제작되어야만 하는 문제점이 있었다.

또한, 하기 [문헌 1] 등에 따른 열전 발전 모듈의 경우 저온측 열교환기 내부에 설치된 냉각수 유동 채널에서 냉각수가 중력이 작용하는 방향으로 치우쳐서 유동하는 특성을 나타내기 때문에 열전 발전 모듈의 설치 위치나 방향에 따라 저온측 열교환기의 일부 영역에서는 냉각수에 의한 열전소자의 저온측 냉각이 제대로 이루어지기 않음으로써 열전 발전 모듈의 전체적인 발전량이 저하되는 문제점이 있었다.

[문헌 1] 한국공개특허 제2017-0063817호(2017. 6. 8. 공개)

[문헌 2] 한국등록특허 제1449285호(2014. 10. 13. 공고)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제어 가능한 스위칭 소자를 이용하여 열전 발전 모듈에 배치되는 복수의 열전소자를 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성됨으로써 고온측 열교환기와 저온측 열교환기의 온도 조건에 따라서 상기 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 저온측 열교환기 내부에 형성된 냉각수 채널 내부에서 냉각수가 중력이 작용하는 방향으로 치우쳐서 유동되는 현상을 최소화함으로써 열전 발전 모듈의 발전량 저하를 방지할 수 있는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 내부에 고온의 유체가 유동되는 적어도 하나의 고온관, 상기 고온관의 일측면에 배치되는 냉각판, 상하부면이 각각 상기 고온관과 냉각판에 열적으로 연결되도록 상기 고온관과 냉각판 사이에 배치되는 복수의 열전소자, 상기 열전소자 각각을 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하는 스위칭부, 상기 고온관 또는 냉각판 중 적어도 어느 하나에 대하여 각각의 열전소자가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부, 상기 온도센서부의 출력을 이용하여 발전량이 최대가 되도록 상기 열전소자 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하는 배선패턴 결정부, 및 상기 결정된 배선패턴에 따라 상기 열전소자가 서로 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배선패턴 결정부는 각각의 열전소자가 배치된 위치에서의 고온관의 온도 또는 고온관과 냉각판의 온도차를 이용하여 상기 열전소자를 복수의 그룹으로 분류하고, 동일한 그룹에 속하는 열전소자는 서로 직렬로 연결되고 각 그룹은 서로 병렬로 연결되도록 상기 배선패턴을 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고온관의 상부면에 배치되는 제1축열판과, 상기 고온관의 하부면에 배치되는 제2축열판을 더 포함하되, 상기 냉각판은 상기 제1축열판의 상부면에 배치되는 제1냉각판과 상기 제2축열판의 하부면에 배치되는 제2냉각판으로 구성되고, 상기 열전소자는 상기 제1축열판과 제1냉각판 사이에 배치되는 제1열전소자와, 상기 제2축열판과 제2냉각판 사이에 배치되는 제2열전소자로 구성되며, 상기 제1냉각판과 제2냉각판의 내부에는 각각 냉각수가 유동되는 적어도 하나의 냉각수 채널이 형성되고, 상기 냉각수 채널에는 냉각수 채널 내부에서 상기 냉각판과 열전소자가 접하는 면 방향으로 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동안내 장치가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수 유동 안내장치는 냉각수 채널의 적어도 일부에 삽입된 나선형 유동 가이드인 것을 특징으로 한다.

또한,상기 냉각수 유동 안내장치는 냉각수 채널의 출구측에 설치되어 냉각수의 배출을 미리 정해진 방식에 따라 단속 제어하는 단속밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고온관은 길이가 긴 채널 형상이고, 상기 제1축열판은 각각의 하부면이 상기 고온관의 상부면에 접하도록 고온관의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개 배치되고, 상기 제2축열판은 각각의 상부면이 상기 고온관의 하부면에 접하도록 고온관의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개 배치되되, 상기 제1열전소자는 상하부면이 상기 제1축열판 각각의 상부면과 제1냉각판의 하부면에 접하도록 복수 개가 개재되고, 상기 제2열전소자는 상하부면이 상기 제2축열판 각각의 하부면과 제2냉각판의 상부면에 접하도록 복수 개가 개재되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고온관은 복수 개가 고온관의 폭 방향으로 서로 이격되어 배치되되, 상기 복수 개의 제1축열판과 복수 개의 제1열전소자는 상기 고온관의 상부면에 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 복수 개의 제2축열판과 복수 개의 제2열전소자는 상기 고온관의 하부면에 매트릭스 형태로 배치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 제어 가능한 스위칭 소자를 이용하여 열전 발전 모듈에 배치되는 복수의 열전소자를 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성됨으로써 고온측 열교환기와 저온측 열교환기의 온도 조건에 따라서 상기 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있기 때문에 설치되는 환경마다 별도의 열전 발전 모듈을 따로 제작할 필요없이 동일한 열전 발전 모듈에 의해서 해당 환경의 임의의 온도 조건에 대한 최대의 발전량을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 상기 열전소자의 저온측을 냉각하는 냉각판 내부에 형성된 냉각수 채널에 냉각수 유동안내 장치를 설치하여 상기 냉각수 채널의 내부에서 냉각수가 상기 냉각판과 열전소자가 접하는 면 방향으로 유동될 수 있도록 함으로써 상기 열전 발전 모듈의 발전량 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

도1과 도2는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 전체 구성을 설명하기 위한 분해 사시도과 결합 사시도,
도3은 도2에 도시한 A-A부에 대한 단면도,
도4는 도3에 도시한 B-B부에 대한 단면도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 열전소자를 전기적으로 연결하는 스위칭부의 구성을 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 동작구성을 설명하기 위한 블럭도,
도7은 도5에 도시한 스위칭부를 이용하여 고온관의 온도 분포에 따라 열전소자를 직병렬로 연결하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도8은 본 발명에 따른 열전 발전 모듈의 열전소자를 전기적으로 연결하는 스위칭부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면, 및
도9와 도10은 본 발명에 따른 열전 발전 모듈의 냉각수 채널에 설치되는 냉각수 유동안내 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.

도1과 도2는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 전체 구성을 설명하기 위한 분해 사시도과 결합 사시도이고, 도3은 도2에 도시한 A-A부에 대한 단면도이며, 도4는 도3에 도시한 B-B부에 대한 단면도이다.

또한, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 열전소자를 전기적으로 연결하는 스위칭부의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 열전 발전 모듈의 동작구성을 설명하기 위한 블럭도이며, 도7은 도5에 도시한 스위칭부를 이용하여 고온관의 온도 분포에 따라 열전소자를 직병렬로 연결하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도8은 본 발명에 따른 열전 발전 모듈의 열전소자를 전기적으로 연결하는 스위칭부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도9와 도10은 본 발명에 따른 열전 발전 모듈의 냉각수 채널에 설치되는 냉각수 유동안내 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 복수의 열전소자(60,70)를 포함하는 열전 발전 모듈(1), 상기 열전소자(60,70) 각각을 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하는 스위칭부(140), 상기 열전소자(60,70)가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부(110), 상기 온도센서부(110)의 출력을 이용하여 상기 열전소자(60,70) 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하는 배선패턴 결정부(120), 및 상기 배선패턴에 따라 상기 스위칭부(140)의 동작을 제어하는 제어부(100)를 포함하여 구성된다.

상기 열전 발전 모듈(1)은 고온관, 상기 고온관의 일측면에 배치되는 냉각판, 상하부면이 각각 상기 고온관과 냉각판에 열적으로 연결되도록 상기 고온관과 냉각판 사이에 배치되는 복수의 열전소자를 포함하도록 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 열전 발전 모듈(1)을 도1에 도시된 바와 같이 고온관의 상하부면에 각각 냉각판이 배치되는 이중 적층형 구조로 구성하였다.

이를 구체적으로 살펴보면, 본 실시예에 따른 열전 발전 모듈(1)은 고온관(10), 상기 고온관(10)의 상부면에 배치되는 제1축열판(20), 상기 고온관(10)의 하부면에 배치되는 제2축열판(30), 상기 제1축열판(20)의 상부면에 배치되는 제1냉각판(40), 상기 제2축열판(30)의 하부면에 배치되는 제2냉각판(50), 상기 제1축열판(20)과 제1냉각판(40) 사이에 개재되는 제1열전소자(60), 및 상기 제2축열판(30)과 제2냉각판(50) 사이에 개재되는 제2열전소자(70)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 고온관(10)은 내부에 고온의 유체가 유동되는 길이가 긴 채널 형상으로 구성되는데, 본 실시예의 경우 후술하는 바와 같이 제1,2축열판(20,30)과의 접촉이 용이하게 이루어질 수 있도록 일예로서 단면이 직사각형 형태인 사각 채널 형상으로 구성하였다.

또한, 상기 고온관(10)의 내부를 유동하는 고온의 유체는 제철소, 소각로, 자동차 배기구 등에서 배출되는 고온의 배가스일 수 있으며, 본 발명에 따른 열전 발전 모듈(1)은 상기 배가스의 폐열을 이용하여 전기를 발생시키는 장치로 적용될 수 있다.

따라서, 상기 고온관(10)은 고온 유체와의 열전달을 위하여 열전도성이 우수한 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하되, 외면은 열손실을 최소화하기 위하여 후술하는 바와 같이 축열판(20,30)과 열교환하는 면(즉, 축열판과 접촉하는 면)을 제외하고는 단열처리되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 고온관(10)의 내부에는 고온 유체와의 열전달이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 핀(fin)이 설치될 수도 있는데, 상기 핀의 형상, 배치, 및 배치 간격 등은 필요에 따라 여러 가지 다양한 방식으로 선택될 수 있다.

또한, 상기 고온관(10)은 하나 또는 복수 개로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 동일한 형상의 고온관(10a,10b,10c,10d,10e) 5개가 고온관(10a)의 폭 방향으로 평행하게 서로 이격되어 배치되도록 구성하였다.

이때, 상기 5개의 고온관(10a,10b,10c,10d,10e) 상호간의 이격 거리는 후술하는 바와 같이 고온관(10)의 상하부에 각각 매트릭스 형태로 배치되는 제1,2열전소자(60,70)의 열적 안정성을 고려하여 결정되는 것이 바람직하며, 상기 5개의 고온관(10a,10b,10c,10d,10e)은 입구측과 출구측에 각각 결합되는 패널 형상의 제1지지판(11)과 제2지지판(12), 및 이들을 결합하는 지지판 체결수단(13)에 의하여 하나의 고온측 열교환기 모듈을 구성할 수 있다.

또한, 상기 제1축열판(20)은 상기 고온관(10)의 상부면에 직접 접촉하도록 배치되어 고온관(10)의 내부를 유동하는 유체의 열에너지를 후술하는 제1열전소자(60)의 고온측에 전달하게 된다.

상기 제1축열판(20)은 일예로서 열전도성이 우수하고 비열이 큰 금속 재질로 구성되거나 열전도성이 우수한 금속 재질의 하우징 내부에 상변화물질(PCM)이 수용되도록 구성될 수 있는데, 상기와 같은 구성에 의하여 상기 제1축열판(20)은 고온관(10)의 외면을 통해 전달되는 열에너지를 내부에 축열하는 히트싱크(heat sink)로서의 기능을 수행하게 된다.

종래 기술에 따른 열전 발전 모듈의 경우 대부분 열전소자의 고온측이 고온 열원에 직접 접촉되도록 구성되는데, 이 경우 고온 열원의 온도가 순간적으로 크게 상승하는 경우에는 고온 열원과 직접 접촉하고 있는 열전소자가 열충격에 의해 손상되는 문제점이 발생될 수도 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 상기 제1축열판(20)을 사용하게 되는데, 상술한 바와 같이 상기 제1축열판(20)은 내부에 고온관(10)에서 전달되는 열에너지를 축열하는 히트싱크(또는 열적 버퍼)로서 기능하기 때문에 상대적으로 온도 제어가 곤란한 고온 열원의 온도가 수시로 및/또는 순간적으로 변화되는 경우에도 이를 열적으로 완충시켜 고온 열원의 열을 열전소자의 고온측에 안정적으로 전달함으로써 앞서 설명한 바와 같은 고온 열원의 온도 변화에 따른 열전소자의 손상을 방지할 수 있게 된다.

본 실시예의 경우 상기 제1축열판(20)은 5개의 고온관(10a,10b,10c,10d,10e) 각각에 대하여 하부면이 고온관(10)의 상부면에 접하도록 고온관(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개가 배치되도록 구성되기 때문에 상기 제1축열판(20)은 후술하는 제1열전소자(60)와 함께 상기 고온관(10)의 상부면에 매트릭스 형태로 배치된다.

이때, 상기 복수의 제1축열판(20)은 제1연결플레이트(21)에 의하여 하부면이 서로 연결되어 하나의 모듈을 형성하게 되는데, 본 실시예에서는 일예로서 각 고온관(10)의 상부면에 배치된 제1축열판(20)은 고온관(10)의 길이 방향을 따라 직렬로 연결되고 이와 같이 직렬 연결된 제1축열판(20)들은 이웃하는 다른 고온관(10)의 상부면에 배치된 제1축열판(20)들과 병렬로 연결되도록 구성하였다.

또한, 상기 제2축열판(30)은 상기 고온관(10)의 하부면에 직접 접촉하도록 배치되어 고온관(10)의 내부를 유동하는 유체의 열에너지를 후술하는 제2열전소자(70)의 고온측에 전달하게 된다.

상기 제2축열판(30)의 구성은 앞서 설명한 제1축열판(20)과 동일하고, 다만 각각의 상부면이 고온관(10)의 하부면에 접하도록 구성되는 점과 제2연결플레이트(31)에 의하여 상부면이 서로 연결되도록 구성된 점에 있어서 차이가 있기 때문에 이하에서는 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 제1냉각판(40)은 제1축열판(20)의 상부(또는 상부면)에 배치되어 후술하는 제1열전소자(60)의 저온측을 냉각시킴으로써 상기 제1열전소자(60)의 고온측과 저온측 사이에 온도차를 발생시켜 발전이 이루어지도록 한다.

이를 위하여, 상기 제1냉각판(40)은 본 실시예의 경우 후술하는 바와 같이 5개의 고온관(10a,10b,10c,10d,10e)의 상부면에 매트릭스 형태로 배치되는 제1열전소자(60)의 저온측(즉, 본 실시예의 경우 제1열전소자의 상부면)에 하부면이 접촉할 수 있도록 사각 패널 형상으로 구성된다.

또한, 상기 제1냉각판(40)의 내부에는 냉각수가 유동되는 적어도 하나의 냉각수 채널(42,43)이 형성되는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 냉각수 채널(42,43)이 제1냉각판(40)의 테두리부에 형성된 제1냉각수 채널(42)과 제1냉각판(40)의 중앙부에 형성된 제2냉각수 채널(43)로 이루어지는 것으로 구성하였다.

이때, 상기 제1냉각판(40)의 내부에 형성되는 냉각수 채널(42,43)의 갯수, 형상, 직경 등은 열전 발전 모듈(1)의 발전 용량, 크기, 설치 환경, 운전 조건 등을 고려하여 본 실시예와 다르게 구성될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성되는 상기 제1냉각판(40)은 제1,2냉각수 채널(42,43)의 입구측에 냉각수 공급관(44)이 각각 연결되고, 제1,2냉각수 채널(42,43)의 출구측에 냉각수 배출관(45)이 각각 연결됨으로써 냉각수가 냉각수 채널(42,43)을 통해 유동하게 되는데, 상기 냉각수의 유동은 냉각수 펌프부(130)에 의하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 냉각수는 물이나 기타 냉매로 작용할 수 있는 유체가 될 수 있으며, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 '냉각수'라 함은 제1냉각판(40)을 냉각시키는 기능을 수행하는 범위내에서는 액상뿐만 아니라 기상의 냉각유체를 모두 포함하는 개념이다.

또한, 상기 제1,2냉각수 채널(42,43)을 통해 유동되는 냉각수의 냉열은 제1냉각판(40)을 통해 후술하는 제1열전소자(60)의 저온측에 전달되는데, 이를 위하여 상기 제1냉각판(40)은 열전도성이 우수한 금속 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 냉각 효율의 저하(즉, 냉열 손실)를 방지하기 위하여 상기 제1열전소자(60)와 접촉되지 않는 다른 외면은 단열 처리되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 제2냉각판(50)은 제2축열판(30)의 하부(또는 하부면)에 배치되어 후술하는 제2열전소자(70)의 저온측(즉, 본 실시예의 경우 제2열전소자의 하부면)을 냉각시킴으로써 상기 제2열전소자(70)의 고온측과 저온측 사이에 온도차를 발생시켜 발전이 이루어지도록 한다.

이 경우, 상기 제2냉각판(50)의 구체적인 구성은 앞서 설명한 제1냉각판(40)과 동일하기 때문에 이하에서는 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 제1열전소자(60)는 제1축열판(20)과 제1냉각판(40) 사이에 개재되는데, 구체적으로는 고온측(즉, 본 실시예의 경우 제1열전소자의 하부면)이 상기 제1축열판(20)의 상부면에 접촉하고 저온측(즉, 본 실시예의 경우 제1열전소자의 상부면)이 상기 제1냉각판(40)의 하부면에 접촉하도록 구성된다.

따라서, 본 실시예의 경우 상기 제1열전소자(60)는 각각 제1축열판(20)의 상부면에 배치되도록 구성되기 때문에 앞서 설명한 제1축열판(20)과 마찬가지로 고온관(10)의 상부면(정확히는 제1축열판의 상부면)에 복수 개가 매트릭스 형태로 배치된다.

일반적으로 열전소자는 다수의 P와 N형 반도체를 전기적으로 직렬로, 열적으로는 병렬로 연결시킨 구조로 구성되는데, 이러한 열전소자의 출력 전력(P)은 아래의 [수식 1]에 의하여 산출될 수 있다.

[수식 1]

이때, 상기 α와 ρ는 각각 열전소자를 구성하는 반도체인 펠렛(pellet)의 제벡 계수와 전기적 저항력, l과 A _c 는 각각 펠렛의 길이와 단면적, T _h 와 T _c 는 각각 열전소자의 고온부 및 저온부 온도, m은 펠렛의 내부 저항과 외부 저항의 비를 나타낸다.

따라서, 상기 [수식 1]에서 알 수 있는 바와 같이 단일 열전소자의 출력 전력은 열전소자의 고온부와 저온부의 양단 온도차의 제곱에 비례함을 알 수 있다.

이와 같이 구성되는 단일 열전소자에서 발생되는 전기는 발전량이 작기 때문에 일반적인 열전 발전 모듈의 경우 고온의 배가스가 유동되는 방향을 따라 상술한 바와 같은 단일의 열전소자 복수 개를 배치하고 이들을 서로 전기적으로 연결하여 사용하게 된다.

이 경우, 상기 고온의 배가스는 유동 방향을 따라 온도가 변화되기 때문에 상기 각각의 단일 열전 소자는 배치되는 위치에 따라 열전소자의 고온측과 저온측의 온도차이가 서로 달라지게 되어 각 열전소자의 발전량이 차이가 나게 되는데, 이를 무시하고 복수의 열전소자를 모두 직렬로 연결하는 경우에는 직렬연결의 특성상 전압은 높아지나 전류는 최소 발전이 이루어지는 열전소자의 전류값에 고정되기 때문에 전체적인 발전량이 저하되는 문제점이 발생된다.

반면에, 상기 복수의 단일 열전소자들을 모두 병렬로 연결하는 경우에는 전압은 동일하나 출력이 높은 열전소자가 낮은 열전소자의 전원 기능을 수행하게 됨으로써 순환전류의 발생으로 인하여 전체적인 발전량의 저하가 발생된다.

이러한 열전 발전 모듈의 발전량 저하를 방지하기 위하여, 일반적인 열전 발전 모듈에서는 발전량이 최대가 될 수 있도록 열전소자 각각의 온도차에 따라 복수의 열전소자를 서로 직병렬로 연결하여 사용하게 되는데, 이러한 열전소자의 전기적 연결방식은 열전 발전 모듈의 설계시(또는 제작시)에 열전 발전 모듈이 설치되는 환경의 고온 열원과 저온 열원의 온도(또는 온도차), 각 열원의 위치에 따른 온도 변화와 각 열전소자의 배치 위치 등을 고려해 결정하여 각 열전소자들을 전기적으로 연결하게 된다.

그러나, 이와 같이 각 열전소자들의 전기적 연결이 고정적으로 정해질 경우 제작 완료된 해당 열전 발전 모듈은 설계시에 고려된 설치 환경에서만 최대의 발전량을 얻을 수 있기 때문에 다른 설치 환경에 대해서는 발전량 감소를 감수하고 설치하거나 최대의 발전량을 얻기 위하여 별도의 열전 발전 모듈을 새로 제작해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 설치 환경을 고려하여 제작된 열전 발전 모듈이라고 하더라도 실제 배가스의 배출 도중(즉, 발전 도중)에 고온 열원 또는 저온 열원의 온도 조건이 열전소자의 전기적 연결방식을 결정하는 열전 발전 모듈의 설계시와 달라질 경우에는 해당 열전 발전 모듈의 발전량이 크게 저하되는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제어 가능한 스위칭 소자를 이용하여 열전 발전 모듈에 배치되는 복수의 열전소자를 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성함으로써 임의의 설치 환경에서도 고온 열원과 저온 열원의 온도 조건에 따라 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있도록 구성된다.

이를 위하여, 상술한 바와 같이 매트릭스 형태로 배치된 복수의 상기 제1열전소자(60)는 복수의 제1열전소자(60)들이 제1배선모듈(61)에 의하여 서로 전기적으로 연결되도록 구성된다.

이때, 상기 제1배선모듈(61)은 각 열전소자를 전기적으로 연결하는 기능을 수행하는 범위내에서는 여러 가지 다른 방식으로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 일예로서 상기 제1배선모듈(61)을 통상의 PCB로 구성하였다.

또한, 상기 제1열전소자(60)들의 구체적인 전기적 연결을 도5에 도시하였는데, 각각의 제1열전소자(60)들은 제1배선(61a)에 의하여 서로 연결되고, 전체적으로는 고온관(10a)에 배치된 제1열전소자(60)들에 의하여 제2배선(61b)를 통해 축전지(미도시) 등에 연결되는 주배선인 제3배선(61c)에 연결되도록 구성하였다.

또한, 상기 제1배선(61a)과 제2배선(61b)의 중도에는 제1열전소자(60) 각각을 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있도록 제1열전소자(60)를 서로 전기적 연결하거나 연결 해제하기 위한 스위칭부(140)가 구비된다.

이때, 상기 스위칭부(140)는 후술하는 제어부(100)에 의하여 동작되는데, MOSFET과 같은 통상의 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.

또한, 상기 제2열전소자(70)는 제2축열판(30)과 제2냉각판(50) 사이에 개재되는데, 구체적으로는 고온측(즉, 본 실시예의 경우 제2열전소자의 상부면)이 상기 제2축열판(30)의 하부면에 접촉하고 저온측(즉, 본 실시예의 경우 제2열전소자의 하부면)이 상기 제2냉각판(50)의 상부면에 접촉하도록 구성된다.

따라서, 본 실시예의 경우 상기 제2열전소자(70)는 각각 제2축열판(30)의 하부면에 배치되도록 구성되기 때문에 앞서 설명한 제2축열판(30)과 마찬가지로 고온관(10)의 하부면(정확히는 제2축열판의 하부면)에 복수 개가 매트릭스 형태로 배치된다.

또한, 매트릭스 형태로 배치된 복수의 상기 제2열전소자(70)는 임의의 설치 환경에서도 고온 열원과 저온 열원의 온도 조건에 따라 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있도록 구성되는데, 이를 위하여 상기 복수의 제2열전소자(70)들은 제2배선모듈(71)에 의하여 서로 전기적으로 연결되도록 구성된다.

이때, 상기 제2배선모듈(71)의 구성 및 제2열전소자(70)들의 전기적 연결방식은 앞서 설명한 제1열전소자(60)의 경우와 동일한 방식으로 이루어지기 때문에 이하에서는 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열전 전달 모듈(1)은 제1냉각판(40)과 제2냉각판(50)을 연결하는 제1,2결합수단(80a,80b)에 의하여 각각의 구성요소들이 서로 결합되어 하나의 열전 발전 모듈(1)을 형성하게 되는데, 상기 제1,2결합수단(80a,80b)은 볼트-너트와 같은 통상의 결합수단 및/또는 접착부재 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.

본 실시예에서는 일예로서 상기 제1,2결합수단(80a,80b)이 복수의 볼트-너트 쌍으로 이루어지는 것으로 구성하였는데, 이를 위하여 상기 제1냉각판(40)과 제2냉각판(50)에는 각각 복수의 제1결합공(41)과 제2결합공(51)이 형성된다.

이때, 상기 제1결합공(41)과 제2결합공(51)은 열전소자의 손상이나 고온관(10)의 열손실을 방지할 수 있도록 상기 고온관(10), 제1,2축열판(20,30), 제1,2열전소자(60,70)가 배치된 위치와 간섭이 발생되지 않도록 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 일반적인 배관 유동에 있어서 배관 내부에서 액상의 유체는 중력이 작용하는 방향으로 치우쳐서 유동을 하게 되는데, 이로 인하여 유량에 비해 배관의 직경이 클 경우에는 파형류(wavy flow), 성층류(strarified flow), 또는 슬러그류(slug flow) 형태의 기액 혼합유동의 형태를 나타내게 된다.

일반적인 열전 발전 모듈의 경우 발전량 대비 작동부하를 저감하기 위하여(즉, 발전 효율을 향상시키기 위하여) 냉각수의 유동저항을 저감시킬 것이 요구되는데, 이를 위하여 냉각수 유량에 비하여 냉각수 채널의 직경이 크게 설계될 경우 열전 발전 모듈의 설치 위치나 방향에 따라 상기 냉각수 채널의 일부 영역에서는 중력의 작용으로 인하여 상술한 바와 같은 기액 혼합유동이 발생된다.

본 실시예에 따른 열전 발전 모듈(1)의 경우 일예로서 도1 내지 도3에 도시한 형태로 설치될 경우 제1,2냉각판(40,50)의 경우 냉각수 채널 내부에서 냉각수가 중력이 작용하는 방향인 채널의 하부 방향으로 치우쳐서 유동을 하기 때문에 채널의 상부에는 냉각수가 직접적으로 유동하지 않게 되는 현상이 발생된다.

이 경우, 상기 제1냉각판(40)은 하부면이 제1열전소자(60)의 저온측(즉, 제1열전소자의 상부면)과 접하기 때문에 별 문제가 발생되지 않지만, 제2냉각판(50)은 냉각수가 직접적으로 유동되지 않는 상부면이 제2열전소자(70)의 저온측(즉, 제2열전소자의 하부면)과 접하기 때문에 제2열전소자(70)의 저온측 냉각이 제대로 이루어지기 않음으로써 고온측과의 온도차 감소로 인한 발전량 저하를 야기하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 방지하기 위하여 상기 제1,2냉각판(40,50)에 형성된 냉각수 채널에, 상기 냉각수 채널의 내부에서 냉각판(40,50)과 열전소자(60,70)가 접하는 면 방향으로 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동안내 장치를 설치한 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 본 실시예에서는 일예로서 상기 냉각수 유동 안내장치를 냉각수 채널의 출구측에 설치되어 냉각수의 배출을 미리 정해진 방식에 따라 단속 제어하는 단속밸브로 구성하였다.

이를 구체적으로 살펴보면, 도4에 도시한 바와 같이 제1냉각판(40)에 형성된 제1,2냉각수 채널(42,43)의 출구측에 연결된 냉각수 배출관(45)의 중도에 각각 제1단속밸브(90a)와 제2단속밸브(90b)를 설치하였는데, 이는 제2냉각판(50)의 경우에도 마찬가지이다.

상기 제1,2단속밸브(90a,90b)는 메모리(미도시) 등에 미리 저장된 방식에 따라 주기적 또는 비주기적으로 냉각수의 배출을 단속하도록 작동하는데, 통상의 전자밸브 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.

본 발명에서는 일예로서 상기 제1,2단속밸브(90a,90b)가 매우 짧은 시간 동안 순간적으로 냉각수의 배출을 차단하도록 작동될 수 있는데, 이 경우 냉각수가 냉각수 채널의 입구측 방향으로 역류되면서 냉각수 채널의 내부 중 앞서 설명한 바와 같은 이유에 의하여 냉각수가 직접 유동되지 않는 부분까지 유동될 수 있기 때문에 본 발명에 따른 열전 발전 모듈(1)은 도1에 도시한 바와 같은 방향으로 설치하는 경우, 직각 방향으로 세워서 설치하는 경우, 또는 상하부를 뒤집어서 설치하는 경우 등 설치 위치나 방향에 관계없이 항상 제1,2열전소자(60,70)의 저온측을 안정적으로 냉각시킬 수 있게 됨으로써 앞서 설명한 원인에 의한 열전 발전 모듈(1)의 발전량 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 냉각수 유동안내 장치의 다른 실시예로서 도9와 도10에 도시한 바와 같이 제1냉각판(40)의 냉각수 채널(42,43)의 적어도 일부에 나선형 유동 가이드(91)가 삽입되도록 구성하였는데, 제2냉각판(40)의 경우에도 마찬가지로 상기 나선형 유동 가이드가 삽입된다.

상기와 같은 나선형 유동 가이드(91)에 의하여 제1,2냉각판(40,50)에 형성된 냉각수 채널의 내부를 유동하는 냉각수는 나선형으로 유동하면서 냉각수 채널의 내부 전체를 직접적으로 유동할 수 있게 되기 때문에, 본 발명에 따른 열전 발전 모듈(1)은 제1,2열전소자(60,70)의 저온측을 안정적으로 냉각시킬 수 있게 됨으로써 열전 발전 모듈(1)의 발전량 저하를 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 열전 발전 모듈은 열전소자의 저온측을 냉각하는 냉각판의 내부에 형성된 냉각수 채널에 냉각수 유동안내 장치를 설치하여 상기 냉각수 채널의 내부에서 냉각수가 상기 냉각판과 열전소자가 접하는 면 방향으로 유동될 수 있도록 함으로써 상기 열전 발전 모듈의 발전량 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈의 동작을 살펴보면, 온도센서부(110)를 통해 제1,2열전소자(60,70)가 배치된 위치에서의 온도가 측정되면 제어부(100)는 이를 배선패턴 결정부(120)로 전달하게 된다.

또한, 상기 배선패턴 결정부(120)는 전달된 온도센서부(110)의 출력을 이용하여 상기 제1,2열전소자(60,70) 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하게 되고, 상기 제어부(100)는 결정된 배선패턴에 따라 상기 제1,2열전소자들이 서로 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부(140)의 동작을 제어하게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 메모리(미도시) 등에 미리 저장된 제어 알고리즘에 따라 상기 냉각수 펌프부(130)와 제1,2단속밸브(90a,90b)의 동작도 제어하게 된다.

이때, 상기 온도센서부(110)는 상기 고온관(10)과 제1,2냉각판(40,50)에 대하여 각각의 제1,2열전소자(60,70)가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하게 되는데, 상기 제1,2냉각판(40,50)의 온도 변화는 위치에 따라 상대적으로 미미한 수준이기 때문에 필요한 경우 상기 온도센서부(110)는 고온관(10)에 대해서만 제1,2열전소자(60,70)가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하도록 구성될 수도 있다.

다만, 이 경우 후술하는 바와 같이 열전소자 각각의 고온측과 저온측의 온도차를 구할 필요가 있으면 상기 제1,2냉각판(40,50)의 온도는 평균 온도와 같이 위치에 따라 일정한 값으로 주어질 수 있다.

또한, 상기 배선패턴 결정부(120)는 상기 온도센서부(110)의 출력을 이용하여 열전 발전 모듈(1)의 발전량이 최대가 되도록 상기 제1,2열전소자(60,70) 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하게 되는데, 구체적으로는 각각의 제1,2열전소자(60,70)가 배치된 위치에서의 고온관(10)과 제1,2냉각판(40,50)의 온도차를 이용하여 상기 제1,2열전소자(60,70)를 복수의 그룹으로 분류하고, 동일한 그룹에 속하는 열전소자는 서로 직렬로 연결되고 각 그룹은 서로 병렬로 연결되도록 상기 배선패턴을 결정하게 된다.

이 경우, 상기 제1,2냉각판(40,50)의 온도 변화는 위치에 따라 상대적으로 미미한 수준이기 때문에 필요한 경우 상기 배선패턴 결정부(120)는 고온관(10)의 온도를 이용하여 열전소자(60,70)를 복수의 그룹으로 분류할 수도 있다.

상기 배선패턴 결정부(120)와 제어부(100)에 의한 제1열전소자(60)의 전기적 연결에 대한 구체적인 예를 도7에 도시하였는데, 먼저 상기 배선패턴 결정부(120)는 고온관(10)의 길이 방향을 따라 배치된 제1열전소자(60)들 중 고온측과 저온측의 온도차가 유사한 열전소자끼리 구분하여 그룹핑(본 실시예의 경우 I,Ⅱ,Ⅲ 그룹으로 구분)한 후 동일한 그룹에 속한 열전소자는 제1배선(61a)에 의해 서로 직렬로 연결되고 각 그룹은 제2배선(61b)에 의하여 축전지(미도시) 등에 연결되는 주배선인 제3배선(61c)에 서로 병렬로 연결되는 방식으로 배선패턴을 결정하게 된다.

이와 같이 배선패턴이 결정되면, 상기 제어부(100)는 스위칭부(140)의 동작을 제어하여 도7에 도시된 바와 같이 제1열전소자(60)들이 전기적으로 연결되도록 한다.

또한, 상기 배선패턴 결정부(120)는 앞서 설명한 바와 같이 순환전류에 의한 발전량 저하를 방지하기 위하여 각 그룹이 서로 전압이 유사하도록 배선패턴을 결정하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 배선패턴 결정부(120)는 고온측과 저온측의 온도차의 차이가 미리 설정된 온도 범위 이내인 열전소자들을 동일 그룹으로 그룹핑할 수 있으며, 상기 각 그룹의 전압차는 미리 설정된 전압차 범위 이내가 되도록 상기 배선패턴을 결정할 수 있다.

이 경우, 상기 입력부(105)를 통해 입력되거나 메모리(미도시) 등에 미리 저장된 열전소자의 열전소자를 구성하는 펠렛의 전기적 특성(즉, 제벡계수, 전기 저항 정보, 온도차에 의한 기전력 특성 등), 펠렛의 물리적 사양(즉, 길이, 단면적, 열적 특성 등), 실제 저온측-고온측의 온도차, 및 [수식 1]과 같은 전력 산출식 등을 이용하여 측정된 온도 조건에서 각각의 열전소자에 대한 전압 및/또는 전류값 정보를 산술적 또는 비례적으로 구할 수 있기 때문에, 상기 배선패턴 결정부(120)는 각 그룹에 속한 열전소자의 갯수를 조절하여 각 그룹의 전압이 유사해지도록 배선패턴을 결정할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 일예로서 상기 제1,2열전소자(60,70)들이 모두 스위칭부(140)에 의하여 전기적 연결이 이루어지도록 구성하였으나, 필요에 따라서는 복수의 제1,2열전소자(60,70) 중 일부만 스위칭부(140)에 의하여 전기적 연결이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

일예로서, 각각의 고온관(10)에서 동일한 위치에 배치되는 제1열전소자(60)들은 거의 유사한 온도를 가질 확률이 높기 때문에 이들은 동일한 그룹으로 분류될 확률이 높다.

따라서, 도7에서는 이와 같이 각각의 고온관(10)에서 동일한 위치에 배치되는 열전소자들은 제작시에 미리 직렬로 결선한 후 서로 이웃하는 위치에 배치된 열전소자들에 대해서만 직렬 또는 병렬 연결을 선택할 수 있도록 상기 스위칭부(140)에 의하여 전기적 연결이 이루어지도록 구성하였다.

상기과 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈은 고온측 열교환기와 저온측 열교환기의 온도 조건에 따라서 상기 열전 발전 모듈의 발전량이 최대가 될 수 있도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결이 자동적으로 변경될 수 있기 때문에 설치되는 환경마다 별도의 열전 발전 모듈을 따로 제작할 필요없이 동일한 열전 발전 모듈에 의해서 해당 환경의 임의의 온도 조건에 대한 최대의 발전량을 얻을 수 있는 장점이 있다.

10 : 고온관 20 : 제1축열판
30 : 제2축열판 40 : 제1냉각판
50 : 제2냉각판 60 : 제1열전소자
70 : 제2열전소자 90a,90b : 제1,2단속밸브
90 : 나선형 유동 가이드 100 : 제어부
110 : 온도센서부 120 : 배선패턴 결정부
130 : 냉각수 펌프부 140 : 스위칭부

Claims (7)

1. 내부에 고온의 유체가 유동되는 단면이 직사각형 형태인 사각 채널 형상의 폭 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 고온관;
   상기 복수의 고온관의 일측면에 배치되는 냉각판;
   상하부면이 상기 복수의 고온관과 냉각판에 열적으로 연결되도록 상기 복수의 고온관과 냉각판 사이에 배치되는 복수의 열전소자;
   상기 복수의 고온관과 복수의 열전소자 사이에 배치되는 복수의 축열판;
   상기 복수의 열전소자 각각을 서로 전기적으로 연결하거나 연결 해제하는 스위칭부;
   상기 복수의 고온관 또는 냉각판 중 적어도 어느 하나에 대하여 각각의 열전소자가 배치되는 위치에서의 온도를 측정하는 온도센서부;
   상기 온도센서부의 출력을 이용하여 발전량이 최대가 되도록 상기 복수의 열전소자 사이의 전기적 연결방식인 배선패턴을 결정하는 배선패턴 결정부; 및
   상기 배선패턴 결정부에 의해 결정된 배선패턴에 따라 상기 복수의 열전소자가 서로 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 복수의 축열판과 복수의 열전소자는 상기 복수의 고온관 각각에 대하여 고온관의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 매트릭스 형태로 배치되고,
   상기 배선패턴 결정부는 상기 각각의 열전소자가 배치된 위치에서 상기 복수의 고온관과 냉각판의 온도차를 이용하여 상기 복수의 열전소자의 고온측과 저온측의 온도차가 유사한 열전소자끼리 구분하여 복수의 그룹으로 분류하고, 동일한 그룹에 속하는 열전소자들은 서로 직렬로 연결되고 각 그룹은 서로 병렬로 연결되도록 상기 배선패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 축열판은 상기 고온관의 상부면에 배치되는 복수의 제1축열판과, 상기 고온관의 하부면에 배치되는 복수의 제2축열판으로 구성되고,
   상기 냉각판은 상기 복수의 제1축열판의 상부면에 배치되는 제1냉각판과 상기 복수의 제2축열판의 하부면에 배치되는 제2냉각판으로 구성되고,
   상기 복수의 열전소자는 상기 복수의 제1축열판과 제1냉각판 사이에 배치되는 복수의 제1열전소자와, 상기 복수의 제2축열판과 제2냉각판 사이에 배치되는 복수의 제2열전소자로 구성되며,
   상기 제1냉각판과 제2냉각판의 내부에는 각각 냉각수가 유동되는 적어도 하나의 냉각수 채널이 형성되고,
   상기 냉각수 채널에는 냉각수 채널 내부에서 상기 냉각판과 열전소자가 접하는 면 방향으로 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동안내 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각수 유동 안내장치는 냉각수 채널의 적어도 일부에 삽입된 나선형 유동 가이드인 것을 특징으로 하는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈.
5. 제3항에 있어서,
   상기 냉각수 유동 안내장치는 냉각수 채널의 출구측에 설치되어 냉각수의 배출을 미리 정해진 방식에 따라 단속 제어하는 단속밸브인 것을 특징으로 하는 온도 조건 적응형 열전 발전 모듈.
6. 삭제
7. 삭제

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