본문으로 바로가기
64526000 0512020120164526000 08 0801001 6.2.2-RELEASE 51 뉴스1 0 false true false false 1606794819000

'체온 전기발전' 피부에도 붙일 수 있는 유연한 발전소자 개발

글자크기

KIST·서울대 연구진 유연성을 극대화하면서도 고효율을 내는 신축성 열전소자 개발

뉴스1

연구진이 개발한 열전소자 (한국과학기술연구원 제공)2020.12.01 /뉴스1

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>


(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 열을 전기로 바꾸는 소자는 개발됐지만, 둥근 표면에 활용할 수 있을 정도로 유연하게 개발되지는 않아 활용처에 제한이 있었다. 국내 연구진이 이러한 문제를 해결했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 정승준 소프트융합소재연구센터 박사팀이 서울대학교 홍용택 전기정보공학부 교수와의 공동연구를 통해 높은 발전 성능을 가지는 신축성 열전소자를 개발했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 인쇄 공정을 포함한 자동화 공정을 통해 대량생산 방안도 함께 제시했다.

열전소자는 소재 양 끝의 온도 차이로 인해 생성되는 전압을 활용하는 에너지 변환 소자로 산업 현장의 폐열 등 버려지는 열에너지를 전기에너지로 바꾼다. 기존 열전소자의 경우 단단한 금속 기반 전극과 반도체를 사용하여 유연하지 못하기 때문에 평평하지 못한 표면에서 효율이 떨어졌다.

최근에는 신축성이 있어 사람의 피부나 산업 현장의 온수 파이프 등 다양한 형태에 부착할 수 있는 유연한 열전소자를 개발하려는 연구가 진행되고 있다.

연구팀은 무기물 기반 고성능 열전재료를 은 나노와이어가 삽입된 신축성 기판으로 연결했다. 그 결과 열전소자의 저항은 낮추면서 유연성을 높일 수 있었다. 또한, 신축성 기판 내부에 열전도율이 높은 금속 입자를 넣어 신축성 기판의 열전달 능력과 전력 생산 효율을 높였다.

연구진은 이와 동시에 소프트 플랫폼 공정부터 열전소자의 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화하여 개발한 소자의 대량생산까지도 가능하게 만들었다.

개발한 소자는 유연 기판 등 다양한 환경에서의 전력 관리 기술이 발달하면, 산업 현장의 고온 감지 센서나 배터리 없는 센서로 자율주행차 등에 활용될 수 있다.

뉴스1

(a) 자유로운 변형이 가능한 고유연성 열전 소자의 모습 (b) 유연성 열전소자를 발광소자와 연결해 뜨거운 물체를 알려주는 자가 발전 장갑을 구현한 모습 (한국과학기술연구원 제공) 2020.12.01 /뉴스1

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>


정승준 박사는 "연구를 통해 외부의 열을 이용하여 고온 감지 센서 장갑 등 실제 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 보여줬고, 향후에는 체온만으로도 웨어러블 디바이스를 구동시킬 수 있는 유연 열전 플랫폼을 개발할 예정"이라며 "개발된 기능성 복합재료, 열전소자 플랫폼, 고수율 자동화 공정은 향후 배터리 없는 웨어러블 기기 상용화에 기여할 수 있을 것"이라고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요 사업과 한국연구재단 미래소재디스커버리사업, 창의형 융합연구사업, 글로벌프런티어사업으로 수행됐으며, 이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 최신 호에 게재됐다.
seungjun241@news1.kr

스1코리아(news1.kr), 무단 전재 및 재배포 금지]
기사가 속한 카테고리는 언론사가 분류합니다.
언론사는 한 기사를 두 개 이상의 카테고리로 분류할 수 있습니다.