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.
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.
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.
