체온으로 전기 생산… 국내 연구진 열전부품 개발

KIST-서울대 공동 연구팀

KIST와 서울대 연구진이 개발한 열전 부품은 자유롭게 변형이 가능하다. 연구진은 유연성 있는 열전부품을 발광소자와 연결해 뜨거운 물체를 알려주는 자가 발전 장갑을 만들었다. KIST 제공

국내 연구진이 열로 전기를 만들어내는 열전 부품을 개발했다. 이 열전 부품은 기존에 개발된 것보다 8배나 많은 열을 전달해 3배 이상의 전기를 만들어냈다. 또한 신축성이 있어 부품을 붙이는 내외부 온도차를 이용해 전원이 필요없는 센서에 사용할 수 있다고 연구진은 설명했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀이 서울대학교 전기정보공학부 홍용택 교수와 공동연구를 통해 신축성있는 열전 부품을 개발했다고 1일 밝혔다.

연구진은 실리콘 기판 내부에 열전도율이 높은 니켈기반의 금속 입자를 넣어 열전달 능력을 기존보다 8배 향상시켰다.

또 기판 위에 은나노와이어로 연결한 비스무스와 텔루륨을 섞어 작은 합금조각을 연결해 전력 생산량을 3배 이상 높였다. 이와 함께 소프트 플랫폼 공정부터 열전 부품의 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화해 대량생산까지도 가능하게 만들었다.

정승준 박사는 "이 열전 부품이 산업현장의 고온 감지 센서로 활용하거나 자동차의 내외부 온도 차를 이용해 배터리 없는 자율주행용 거리 감지 센서 등에 적용할 수 있다"고 말했다.

특히 향상된 유연성과 열전도율 덕분에 유연 열전소자는 복잡한 열원에 완벽히 붙어 높은 효율로 전기를 만들어냈다.

그 결과 피부에 붙은 채로 체온만으로 7㎼/㎠에 달하는 세계 최고수준의 전력밀도를 보여줬다.

정승준 박사는 "이번 연구를 통해 외부의 열을 이용해 고온 감지 센서 장갑 등 실제 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 입증했고, 향후에는 체온만으로도 웨어러블 디바이스를 구동시킬 수 있는 유연 열전 플랫폼을 개발할 예정"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최신호에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자