고체 상태 열 배터리(Solid-state thermal battery)는 흔히 히트 배터리(Heat Battery)라고도 불리며, 재생에너지나 산업 폐열에서 발생하는 간헐적인 전기에너지를 장기간 저장 가능한 열에너지로 전환·저장합니다. 이러한 열 배터리는 대규모 산업 공정에 필요한 수준의 지속 가능한 열과 전력을 공급할 수 있습니다. 열 배터리는 유리 슬래그, 제강 슬래그, 콘크리트, 실리콘, 그래핀과 같은 고온·고에너지 밀도 특성을 가진 고체 재료를 사용하여, 단열된 모듈 내부에 고온의 열에너지를 저장함으로써 고에너지 저장 응용에 활용됩니다.
비록 기업마다 열을 생성하고 저장하는 방식에는 약간의 차이가 있지만, 기본적인 원리는 동일합니다. 풍력과 태양광과 같은 재생에너지원으로 비용 효율적인 소재를 가열한 뒤, 해당 열을 단열 상태로 저장하고 필요 시 제조 공정에 활용하기 위해 방출하는 방식입니다.
이러한 열에너지 저장 시스템은 보통 컨테이너 크기로 구성되며, 단열되었거나 경우에 따라 진공 처리된 챔버 내부에서 대량의 재료를 약 650 °C에서 최대 3000 °C까지 가열하며, 일반적인 운전 온도는 약 1200 °C 수준입니다. 고효율 태양광 시스템은 백열 상태의 고온 재료에서 방출되는 복사 에너지를 포집하거나, 해당 열을 산업 공정에 직접 적용하기도 합니다. 이렇게 저장된 열에너지는 다양한 산업 응용 분야에 필요한 규모와 온도로 공급됩니다.
열 배터리의 충전 상태(State of Charge)는 저장된 재료의 온도를 통해 판단되며, 이를 제어하기 위해서는 지속적인 온도 모니터링이 필요합니다. 그러나 배선 간섭과 절연 문제로 인해 접촉식 온도 측정 방식은 적용이 어렵습니다. 또한 기존의 접촉식 측정 방법은 이러한 극한 온도 범위에서 센서의 한계나 드리프트 현상으로 인해 정확한 측정이 불가능합니다. 이는 열 배터리 모니터링에 있어 비접촉식 적외선 측정이 얼마나 중요한지를 분명히 보여줍니다.
