▲ 서울대·KIST 연구팀이 공동개발한 고성능 신축성 열전소자

국내 연구진이 배터리 없이 체온만으로도 무선 웨어러블 전자기기를 동작시킬 수 있는 고성능 신축 열전소자를 개발, 자가발전 웨어러블 기기의 상용화가 앞당겨 질 것으로 기대된다. 

한국연구재단(이사장 이광복)은 20일 서울대학교 홍용택 교수 연구팀과 KIST 정승준 박사 연구팀이 배터리 없이 체온만으로 자가발전하여 무선 웨어러블 전자기기를 동작시킬 수 있는 고성능 신축 열전소자를 개발하는데 성공했다고 20일 밝혔다.

연구팀은 신축 열전소자 내부의 계면과 신축 전극의 전기 저항을 개선할 두 가지 전략을 도입하여 내부 저항은 낮추고 자가발전 성능은 높인 고성능 신축 열전소자 개발에 성공했다.

열전소자가 생성할 수 있는 전력은 소자의 내부 저항과 반비례하는데, 기존 신축 열전소자는 내부 저항이 높아서 생성되는 전력이 적고 실용성이 떨어지는 한계가 있다.

은-나노와이어 기반의 신축 전극에 용액 기반 웰딩 기법을 적용하여 내부 저항을 낮추었으며 신축 전극과 열전소재의 접합부에 은 입자 기반의 전도성 중간층을 도입하여 접합부의 계면 저항을 감소시켰다.

두 가지 전략을 모두 적용한 신축 열전소자는 내부 저항이 기존의 6배 이상 감소하여 세계 최고 수준의 발전 성능을 보였다. 또한 외부 전원장치 없이 체온에 의한 발전만으로 블루투스 통신이 가능하여 긴급 상황에서 구조 요청을 할 수 있는 무선 자가발전 웨어러블 시스템을 동작시킬 수 있다.

홍용택 KIST 교수는 “이번 연구는 기존 신축 열전소자의 기술적인 한계로 여겨졌던 낮은 발전 성능 문제를 해결하고 체온과 같은 적은 열에너지로도 무선 웨어러블 기기를 동작시켜 신축 열전소자의 실용성을 높인데 의의가 있다”라고 설명하고“배터리 없는 자가발전 웨어러블 기기의 대중화 및 상용화에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 에너지 분야 국제학술지 에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters) 표지논문으로 6월 9일 게재되었다.