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경제 경제일반

내 몸이 배터리라고?…체온으로 전기 만드는 열전소자 개발

등록 2020-12-01 14:53수정 2020-12-01 15:01

서울대-KIST 공동연구로 신축성 열전소자 개발
자유롭게 변형이 가능한 고유연성 열전소자의 모습(위). 유연성 열전소자를 발광소자와 연결해 뜨거운 물체를 알려주는 자가발전 장갑을 구현한 모습(아래). 서울대 제공.
자유롭게 변형이 가능한 고유연성 열전소자의 모습(위). 유연성 열전소자를 발광소자와 연결해 뜨거운 물체를 알려주는 자가발전 장갑을 구현한 모습(아래). 서울대 제공.

영화 <매트릭스>에는 ‘인간 배터리’가 등장한다. 인공지능(AI)이 사람 체온을 이용해 에너지를 얻는 기계장치를 만들었고 사람은 기계장치 안에서 ‘배터리’로서만 기능한다는 설정이다. 영화 속에서처럼 실제로 인간 피부에 붙여 체온을 통해 에너지를 얻는 ‘에너지 하베스팅’ 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

서울대 공과대학은 홍용택 전기·정보공학부 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀과의 공동연구를 통해 차세대 에너지 하베스팅 소자로 주목받는 신축성 열전소자를 개발했다고 1일 밝혔다. 열전소자는 소재 양 끝의 온도 차이로 인해 만들어지는 전압을 활용하는 에너지 변환 소재를 뜻한다. 피부에 완전히 밀착시킬 수 있는 열전소자를 이용하면 사람 체온만으로 배터리 없이 웨어러블 기기를 동작시킬 수 있다. 이번 연구 결과는 지난달 23일 국제 학술지 <네이처 커뮤니케이션즈> 온라인에 게재됐다.

기존에도 다양한 형태의 열원에서 발생하는 열을 전기 에너지로 변환할 수 있는 ‘유연 열전소자’가 연구돼 왔다. 그러나 신축성 있는 소재의 경우 열전도율이 매우 낮아 에너지를 효율적으로 전달하지 못했고, 단단하고 두꺼운 금속 전극을 활용하는 경우에는 유연성이 떨어진다는 한계가 있었다. 이번 연구팀은 열전달 경로가 형성된 복합재료를 이용해 신축성을 살리면서도 열전달 능력을 800%가량 높였다. 또한 열전소자가 휘어지거나 접히는 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있도록 했다.

홍 교수는 “이번 연구는 유연성과 열효율을 동시에 높여 실제 웨어러블 기기를 동작시킬 수 있는 실용성 높은 유연 열전소자를 개발했다는 데 의의가 있다”며 “향후 배터리 없는 자가발전 웨어러블 기기의 대중화 및 시장성 확보에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

송채경화 기자 khsong@hani.co.kr
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