체온으로 전기만드는 열전소자 상용화 눈앞…출력 효율 5배↑

[머니투데이 류준영 기자] [ETRI, 향후 원칩 무선화…유아·환자·애완견 모니터링에 활용]

착용형 열전복합모듈에 의한 LED 점등 실험/사진=ETRI

국내 연구진이 사람의 체온에서 나오는 열로 전기를 만드는 열전(熱電)소자 개발에 성공했다. 기존에 비해 5배 이상 출력이 나와 웨어러블(착용형) 소자 상용화에 탄력이 붙을 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 사람의 신체 체온을 기반으로 전원을 공급하는 ‘열전발전 복합모듈’을 개발했다고 15일 밝혔다. 체온의 열에너지를 전기로 변환, 이를 증폭해 웨어러블 소자 전원으로 사용하게 만든 것이다. 연구진은 이를 팔목 밴드형 파스처럼 제작했다.

연구진은 소자의 출력을 기존 미국 연구진이 발표한 20마이크로와트(㎼/㎠) 보다 약 1.5배 이상 높은 35㎼/㎠로 달성했다.

또 연구진은 소자 6개를 묶어 모듈화할 경우, 최대 2~3밀리와트(㎽) 출력이 가능하다고 말했다. 이는 바로 상용화 할 수 있는 정도의 수준이라는게 연구진의 설명이다.

무엇보다 배터리처럼 1회용으로 쓰고 버리는 것이 아닌 지속적인 에너지 수확이 가능하다는 이점이 있다.

연구진은 이 기술이 향후 체온·맥박 센서 등과 결합한 소자로 만들어져 데이터를 무선으로 수집 가능할 것으로 보고 있다. 이러면 영·유아, 환자의 모니터링이나 애완동물의 위치 모니터링 등에도 활용할 수 있다.

고효율 전력관리회로/사진=ETRI

연구진은 이 기술로 5cmx11cm 크기의 파스형태 패치를 제작했다. 성인 손목에 패치를 6개 붙여 전압을 증폭시켰더니 배터리 없이 사람의 체온만으로 실제 LED 전광판에‘ETRI’라는 글씨를 선명하게 점등했다.

연구진은 “기존에도 유사한 기술이 있었지만, 상용화 수준의 에너지 출력 성과는 이번이 처음”이라고 설명했다.

연구진은 실제 상용화가 이뤄지려면 패치 착용시 불편함을 제거하고 착용시 심미감, 움직이는 상황에서의 특성 고려, 전력관리 회로 등도 원칩화하는 등의 후속연구가 필요하다고 전했다.

이번 연구를 주도한 문승언 ETRI ICT소재연구그룹장은 “이번 연구성과는 웨어러블 소자나 사물인터넷(IoT) 기기 전원, 하드웨어 플랫폼 등으로 활용돼 디지털 헬스케어, 스마트 홈·시티 등 신개념 서비스가 가능할 것”이라고 전망했다.

류준영 기자 joon@

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