체온만으로 웨어러블 기기를 구동할 수 있는 시대가 머지않아 도래할 수 있을 것으로 보인다. 국내 연구진이 기존 기술의 한계를 뛰어넘어, 체열을 전기로 변환해 상용 전자기기를 실제로 작동시키는 데 성공했기 때문이다.
울산과학기술원(UNIST)은 장성연 에너지화학공학과 교수 연구팀이 별도의 전원이나 충전 없이도 웨어러블 기기에 전력을 공급할 수 있는 고성능 '열갈바닉 전지'를 세계 최초로 개발했다고 20일 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 체온과 외부 환경의 미세한 온도 차이만으로도 전기를 생성할 수 있는 원리를 활용한다. 연구팀의 핵심 성과는 AA 건전지 수준의 전압(1.5V)을 생성해 LED 조명, 디지털 시계, 온습도 센서 등 다양한 소형 전자기기를 안정적으로 구동할 수 있도록 한 점이다.
이를 위해 연구팀은 단위 전지 100여 개를 레고 블록처럼 직렬로 연결하는 독자적인 방식으로 출력을 극대화했다. 덕분에 단 16개의 셀만 연결해도 갤럭시 워치와 같은 웨어러블 기기에 필요한 전력을 공급하는 것이 가능해졌다. 특히 이 소자는 50회 이상의 반복적인 충·방전 테스트에서도 일정한 성능을 유지하는 뛰어난 내구성을 입증했다.
장성연 교수는 "이번 연구는 버려지는 체열이나 낮은 온도의 폐열을 고효율로 전기에너지로 변환할 수 있는 플렉서블 소자 개발의 새로운 방향을 제시했다"며 "차세대 웨어러블 기기와 IoT 센서를 위한 '무전원 시대'의 초석이 될 것"이라고 기대감을 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '에너지与环境 과학(Energy & Environmental Science)' 7월 7일자에 게재됐으며, 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐다.
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