1. 폐쇄 주기 :증기 기관과 달리 스털링 기관은 폐쇄 사이클로 작동합니다. 즉, 작동 유체(보통 공기나 헬륨과 같은 가스)가 엔진 내부에 밀봉되어 빠져나오지 않고 일련의 과정을 거칩니다.
2. 가열 및 냉각 과정 :엔진은 핫 실린더와 콜드 실린더의 두 가지 실린더로 구성됩니다. 뜨거운 실린더에서는 작동 유체가 외부 열원에 의해 가열되어 가스 분자가 더 빠르게 움직이고 팽창하게 됩니다. 차가운 실린더에서는 작동 유체가 냉각되어 가스 분자의 속도가 느려지고 수축됩니다.
3. 재생기 :고온 실린더와 저온 실린더 사이에는 열을 저장하는 다공성 물질인 재생기라는 구성 요소가 있습니다. 작동 유체가 뜨거운 실린더에서 차가운 실린더로 이동할 때 재생기를 통과하여 열의 일부를 재료로 전달합니다. 마찬가지로 작동 유체가 차가운 실린더에서 뜨거운 실린더로 다시 이동할 때 재생기에서 열을 흡수하여 외부 열원에서 필요한 열의 양을 줄입니다.
4. 확장 및 압축 :가열과 냉각 과정을 통해 작동유체의 팽창과 수축이 일어나 엔진의 피스톤을 구동시킵니다. 뜨거운 실린더 내에서 작동 유체가 팽창하면 피스톤이 바깥쪽으로 밀려 동력이 발생합니다. 차가운 실린더에서 작동 유체가 수축하면 피스톤이 안쪽으로 이동하여 가스를 압축합니다.
5. 발전 :피스톤의 왕복운동을 크랭크샤프트를 통해 회전운동으로 변환시켜 동력을 발생시키거나 기계적인 일을 하게 됩니다.
스털링 엔진은 태양열, 바이오매스, 산업 공정의 폐열 등 다양한 열원에서 작동할 수 있는 열역학적으로 효율적인 엔진입니다. 그러나 다른 내연기관에 비해 설계가 복잡하고 가격이 상대적으로 높기 때문에 상업적 사용에는 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 이는 열기관 기술의 독특하고 흥미로운 예입니다.
