자기장에 의해 변형이 일어나는 자왜 금속 소재(하단의 판재)와 변형에 의해 전기에너지가 발생하는 압전 소재(상단)가 결합을 이용해 일상 자기장 노이즈를 전기에너지로 변환 시킨다. (학술지 Energy & Environmental Science지의 전면 표지)

국내 연구진이 자기장을 전기에너지로 교환해 독립전원으로 이용할 수 있는 기술을 개발했다.

과학 기술정보통신부(장관 유영민)는 류정호 영남대학교 교수 연구팀이 인체에 유해한 것으로만 인식되어져 온 자기장 노이즈를 전기에너지로 변환하는 기술을 개발했으며 사물인터넷(IoT) 무선센서 네트워크의 자율 독립전원으로 상용화가 가능한 수준이라고 5일 밝혔다.

연구팀은 미세한 자기장변화에 따라 늘어나거나 줄어드는 금속소재인 자왜금속소재 Ga-Fe 합금과 변형이 생기면 전기에너지를 발생시키는 압전소재를 결합해, 일상의 자기장 변화를 전기에너지로 변환시키는 기술을 개발했다.

압전소재와 자왜금속소재의 결정방향에 따라 그 특성이 달라지는 원리를 활용하여 자기장에 가장 민감하게 변화하는 결정방향으로 두 소재를 제작한 뒤, 이 두 소재 사이에 생기는 경계면에 새로운 기능을 부여해 다양한 특성을 부가하는 하이브리드 인터페이스 결합기술로 에너지 변환 소자를 설계했다.

그리고 IoT 무선 센서를 배터리 없이 지속적으로 구동하기에 충분한 수준인 mW 이상의 직류 전력을 발생시키는데 성공했다. 관련 기술은 국내, 미국, 유럽, 일본, 중국에 특허권리가 확보됐다.

류정호 교수는 “지금까지 배터리를 사용해서 동작시키던 무선 센서 네트워크를 배터리 없이 반영구적으로 구동할 수 있을 수준에 도달했기 때문에, 미래 4차 산업용 무선 센서 네트워크의 자율 독립전원으로 광범위한 활용이 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.

한편, 이번 연구성과는 과기정통부 글로벌프런티어사업을 중심으로, 창의형 융합연구사업, 재료연구소 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

또한 이 연구결과는 에너지 환경 분야 학술지인 Energy & Environmental Science의 4월호 전면 표지논문으로 게재되었다.