ETRI 연구진, 체온을 전기로 바꿔주는 열전소자 개발

국내 연구진이 체온만으로 LED 전구를 밝힐 수 있을 정도의 전기를 만드는 기술을 개발해 주목받고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI) 소재부품원천연구본부 연구팀은 팔목에 밴드형 웨어러블 기기를 착용해 배터리 없이 체온만으로 에너지를 얻는 열전소자를 개발했다고 15일 밝혔다. 특히 이번에 개발한 열전소자는 기존에 나온 비슷한 기기보다 5배 이상 효율이 높아 다양한 웨어러블 기기 상용화에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

연구팀이 개발한 열전소자는 가로, 세로 각각 5㎝, 11㎝ 크기의 패치형태이다. 소자의 출력은 기존에 개발된 1㎠당 20㎼(마이크로와트) 수준인 것을 1.5배 정도 높여 35㎼를 달성했다.

이번에 개발한 열전소자를 6개 묶어 모듈화시키면 최대 2~3㎽(밀리와트) 출력이 가능한 것으로 알려졌다. 실제로 어른 손목에 열전소자 패치 6개를 붙여 실험한 결과 사람의 체온만으로 LED 전광판에 불을 밝히는데 성공하기도 했다.

이번 기술의 핵심은 ▲열전소자 설계 ▲생체모사 히트싱크 ▲전력관리 회로 기술이다. 열전소자 설계은 체온이 잘 전달되도록 열저항 매칭을 고려하면서 열전소자 설계를 하는 기술이며 생체모사 히트싱크는 사람 피부의 땀샘을 흉내내 체온을 흡수해 전기로 바꿔주는 기술이고 전력관리 회로기술은 낮은 전압에서도 효율이 80% 이상 유지시키며 충전이 가능한 전압으로 변환시켜 체온에서 얻은 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 필수적인 기술이다.이와 함께 열전소자가 피부에 닿는 부분이 자연스럽게 흡착되고 쉽게 찢어지지 않도록 하는 기술도 첨가됐다. 이번 기술은 2~3년 내에 상용화될 것으로 연구진은 예상하고 있다.

문승언 ETRI ICT소재연구그룹장은 “이번에 개발한 열전소자 시스템을 체온이나 맥박센서 등과 결합시키면 데이터를 무선으로도 수집이 가능해 영유아, 환자 모니터링과 애완동물의 위치 확인에도 적용할 수 있을 것”이라며 “웨어러블 소자 뿐만 아니라 사물인터넷 기기의 전원, 하드웨어 플랫폼 등으로 활용돼 디지털 헬스케어, 스마트시티나 스마트홈 서비스도 가능해질 것으로 보인다”라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr