인체 열로 전력을 생산하는 부품이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이에 따라 착용로봇 등 웨어러블 기기 상용화에 걸림돌인 배터리 문제를 해결할 길이 열릴 전망이다.

미래창조과학부는 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학과 조병진 교수팀이 웨어러블 전자기기의 전력공급원으로 사용할 수 있는 착용가능 한 열전소자 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

열전소자는 열에너지를 전기에너지로 전환해 주는 부품으로, 유기물이 아닌 무기물을 열전물질로 사용해 유연소자를 만들 수 없다고 알려져 왔다.

하지만 연구팀은 이런 기존 관념을 깨고 유리섬유 위에 무기물을 프린팅함으로써 무기물로 된 유연한 열전소자를 최초로 구현하는 데 성공했다. 이에 따라 기존 세라믹 기판을 이용한 열전소자에 비해 가볍고 14배 정도의 전력생산능력을 가지고 있다. 또 유리섬유를 이용함에 따라 의류형태의 자유로운 가공도 가능할 전망이다.

개발된 열전소자는 인체에서 발생하는 열을 이용해 전력을 생산한는 원리를 사용한다. 이에 따라 배터리 걱정없이 반영구적으로 웨어러블 전자기기를 이용할 수 있을 전망이다. 예를 들면 가로 세로 각각 10 cm의 팔 밴드형태로 제작할 경우 약 40 mW의 전력을 생산해 웬만한 반도체 칩들을 다 구동할 수 있다. 또 상의 전체에 해당하는 면적(50x100cm)으로 제작하면 약 2W의 전력이 생산돼 핸드폰 사용도 가능하다.

연구팀은 실용화까지 2~3년의 시간이 더 필요할 것으로 내다보며 실용화를 위해 해결해야 할 문제로 소자의 집적공정 최적화 및 대량생산화를 꼽았다.

조병진 교수는 “기존 상용소자와는 달리 대면적 소자제작이 쉬워 대량생산에 큰 장점이 있어 웨어러블 전자기기의 핵심 전력공급원으로 널리 사용될 가능성이 매우 높다”며 “웨어러블 전자기기뿐만 아니라 자동차, 공장, 항공기, 선박 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에 적용할 수 있어 에너지 문제를 해결하는 수단으로써 열전소자의 가능성을 한 단계 더 높이게 됐다”고 말했다.

1. 한편 이번 연구 결과는 에너지 환경분야 국제학술지 에너지 환경 과학(Energy & Environmental Science)에 지난달 14일자 온라인 속보로 게재됐다.