ETRI, 배터리 대신 체온으로 전기만드는 소자 개발…웨어러블에 활용 기대

[글로벌이코노믹 이수연 인턴 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)이 사람 체온을 이용해 전기를 만드는 고효율 열전소자 개발에 성공했다고 15일 밝혔다. 이는 일상생활에서 웨어러블 기기나 사물인터넷 단말기 등을 배터리 없이 작동하는 길에 한걸음 앞당긴 기술로 평가받는다.

열전소자는 온도차가 있는 소재에서 전기가 발생하는 ‘열전(熱電)효과’를 활용해 체온의 열에너지를 전기로 변환하는 기기다. ETRI에 따르면 해당 소자는 앞서 미국 연구진에 의해 발표된 열전소자보다 약 1.5배 높은 35마이크로 와트(㎼/㎠)의 출력을 보였다. 소자 6개를 묶어 사용할 경우 상용화 가능 수준인 최대 2~3 밀리와트(㎽)의 출력을 보인다는 게 연구진의 설명이다.

ETRI는 이 소자로 5 X 11cm 크기의 파스형 패치를 만들었다. 6개의 패치를 성인 손목에 붙이고 전압을 증폭시켜 발광소자(LED) 전광판에 글씨를 점등하는 데 성공했다.
연구진은 또 이 소자 상용화를 앞당기기 위해 안정성과 편의성을 모두 높이는 구조의 모듈을 개발했다고 설명했다. 이와함께 실험용 기기가 피부와 맞닪는 부분이 자연스레 흡착될 수 있도록 ‘건식 접착 방식(별도의 접착제 없이 붙일 수 있는 방식)’을 적용했다. 쉽게 찢어지지 않도록 마이크로 계층을 사용했다.

이 기술이 상용화 되면 1회용, 또는 충전용 배터리를 사용할 필요 없이 사람의 체온만으로 지속적으로 에너지를 수확할 수 있다. 인체에 파스처럼 붙여 에너지를 얻고 정보를 표현하기 때문에 특히 웨어러블 기기의 핵심 기술로 적용될 것으로 보인다.

ETRI측은 이 기술의 상용화를 2-3년 내로 보고 있다.
연구진은 상용화가 이뤄지려면 패치 착용시 불편함 제거, 심미감, 움직이는 상황에서의 특성 고려, 전력관리 회로의 개선 등에 관한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 또 이 소자를 체온이나 맥박센서 등과 결합하면 무선방식으로 데이터를 무선 수집할 수도 있게 된다. 영·유아, 애완동물 및 환자 모니터링에도 적용될 수 있다고 전했다.

문승언 ETRI ICT소재연구그룹장은 “향후 본 시스템이 완성되면 웨어러블 소자나 사물인터넷 기기의 전원, 하드웨어 플랫폼 등으로 활용돼 디지털 헬스케어, 스마트 홈/시티 등 신개념 서비스가 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다.

ETRI는 "인체에 착용하는 웨어러블 기기의 폭발적 수요 증가와 맞물려 이 기술이 자가 발전 전원기기 분야에서 세계 진출의 계기를 마련해 줄 것"이라고 평가했다.
한편 관련 기술은 2017년 2월 어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials) 표지 논문으로 선정·발표됐다.




이수연 기자 swoon77@g-enews.com