체온만으로 전기 만드는 기술 개발
체온만으로 전기 만드는 기술 개발
  • 문현식
  • 승인 2019.01.17 06:25
  • 조회수 3253
  • 댓글 0
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손목에 복합모듈 패치를 붙여 전압을 측정하는 모습 출처: ETRI
손목에 복합모듈 패치를 붙여 전압을 측정하는 모습 출처: ETRI

이웃님들, 요즘처럼 날씨가 추우면 스마트폰이 방전되는 경우 많으시죠. 이렇게 스마트폰이 방전됐을 때 체온으로 충전할 수 있다면 얼마나 좋을까요. 이런 상상이 언젠가 현실이 될지도 모르겠습니다. 한국전자통신연구원(ETRI)이 사람의 체온에서 나오는 열로 전기를 생산하는 '열전 복합 모듈'을 개발했거든요.

 

일단 사람의 몸에서는 열이 나오는데요. 이 열에너지를 전기로 변환한 후 증폭시켜 스마트워치 같은 웨어러블 기기의 전원으로 사용한다는 아이디어입니다.

 

ETRI가 개발한 기기의 공식 명칭은 열전 복합 모듈입니다. 이 모듈은 온도 차가 있는 소재에서 전기가 발생하는 열전효과를 활용해 체온 열에너지를 전기로 변환하는 장치입니다. 가로 5㎝, 세로 11㎝ 크기의 모듈이 체온의 열에너지를 전기로 바꿀 수 있다고 합니다.

 

체온에너지를 효율적으로 사용하기 위해 낮은 전압을 증폭시켜주는 전력관리 회로. 출처:ETRI
체온에너지를 효율적으로 사용하기 위해 낮은 전압을 증폭시켜주는 전력관리 회로. 출처:ETRI

이 구조체를 피부에 붙였을 때 피부와 구조체 간 온도 차이가 발생합니다. 연구진은 이를 땀샘과 같은 구조로 만들어 에너지 효율을 극대화시킬 수 있었습니다. 사람 피부의 땀샘이 체온을 발산하고 흡수하는 원리를 응용해서 구조체를 피부에 붙였을 때 열에너지가 이동할 수 있게 한 것이죠. 

 

붙였다 떼는 것도 쉽습니다. 연구진이 모듈이 피부와 자연스럽게 붙을 수 있도록 건식 접착 방식을 적용했기 때문입니다. 더 놀라운 것은 낮은 전압에서도 효율을 80% 이상 유지할 수 있다는 점입니다. 연구진은 또 출력을 기존 미국에서 발표된 20㎼/㎠보다 약 1.5배 이상 높이는데 성공했습니다. 여기에 더해 소자 6개를 묶어 모듈화할 경우 출력은 최대 2∼3㎽까지 키울 수 있습니다. 그만큼 상용화의 가능성도 높아진 것입니다.

 

체온으로 전원을 공급하는 열전소자를 피부에 붙여 LED 불을 켠 모습 출처: ETRI
체온으로 전원을 공급하는 열전소자를 피부에 붙여 LED 불을 켠 모습 출처: ETRI

연구진은 실제로 성인 손목에 패치 6개를 붙여 전압을 증폭시키는 방식으로 'ETRI'라는 알파벳 대문자 발광다이오드(LED)에 불을 켜는데 성공했습니다. 사람의 체온으로 전기를 만드는 시대가 성큼 다가왔다는 평가가 나오는 배경입니다. ETRI 연구진은 이 기술을 상용화하는데 불과 2~3년이면 충분할 것으로 보고 있습니다.

 

문승언 ETRI ICT소재연구그룹장은 "이 소자가 상용화되면 웨어러블 기기나 사물인터넷 기기에 활용할 수 있다"며 "이럴 경우 디지털 헬스케어나 스마트홈, 스마트시티에 새로운 서비스를 제공할 수 있을 것"이라고 예상했습니다.


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