국내 연구진이 배터리 없이 체온만으로 무선 웨어러블 전자기기를 동작시킬 수 있는 고성능 신축 열전소자를 개발했다

한국연구재단은 홍용택 서울대 교수 연구팀과 정승준 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원 연구팀이 공동으로 배터리 없이 체온만으로 자가발전해 무선 웨어러블 전자기기를 동작시킬 수 있는 열전소자를 개발했다고 20일 밝혔다.

열전소자는 제백 효과에 의해 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자다. 제백 효과는 서로 다른 금속의 양 끝을 접합한 후 한쪽 접합부에 열을 가했을 때 폐회로 상에 전위차가 발생하여 전류가 흐르는 현상을 말한다. 신축성을 가진 열전소자는 사람의 피부에 부착할 수 있고, 체온을 이용해 배터리 없이 동작하는 자가발전 웨어러블 기기를 구현할 새로운 전원 공급 소자로 주목받고 있다.

다만 기존에 있는 신축 열전소자는 내부 저항이 높아서 생성되는 전력이 적고 실용성이 떨어지는 한계가 있다. 외부 기기를 동작시킬 수 있는 고성능 신축 열전소자를 구현하려면 신축 열전소자의 내부 저항을 높이는 주된 요인인 신축 전극과 열전소재 사이의 계면 저항과 신축 전극의 전기 저항을 해결해야 한다.

홍용택 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”며 “배터리 없는 자가발전 웨어러블 기기의 대중화 및 상용화에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)에 지난 9일 표지 논문으로 게재됐다.

참고자료

ACS Energy Letters, DOI : https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00243