체온으로 웨어러블 기기 전원 공급한다
KIST · 서울대 공동연구팀
탄소나노튜브 열전소자 개발
국내 연구진이 신소재인 탄소나노튜브를 적용해 웨어러블 기기에 활용할 수 있는 유연한 열전소자를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 김희숙(사진)·최재유 광전하이브리드연구센터 박사팀이 박종래 서울대 교수(재료공학부)팀과 공동으로 탄소나노튜브를 꼬아 만든 실을 적용한 열전소자를 개발했다고 20일 밝혔다.
열전소자는 소자 양 끝의 온도 차이를 이용해 열에너지를 전기에너지로 변환하는 소자다. 최근 외부 온도와 체온의 온도 차이를 이용해 전력을 생산하는 웨어러블 기기를 개발하려는 연구가 꾸준히 이뤄지고 있지만, 기존 열전소자가 무기 반도체 재료를 기반으로 해 무겁고 유연하지 않아 작용하기 어려운 문제가 있었다.
연구팀이 개발한 열전소자는 금속 전극을 사용하지 않아 유연하고 내부에서 발생하는 저항이 적어 발전 성능도 높다. 금속 전극을 추가로 도입하지 않고 탄소나노튜브 자체의 고전도성을 활용해 전극으로 사용했기 때문에 소자의 저항을 낮추고 발전 밀도를 높일 수 있었다. 이 열전소자는 5도의 온도 차이에서 10.85 마이크로 와트(㎼/g)의 에너지 발전 밀도를 기록했으며, 이는 그동안 보고된 유연 열전 재료 기반 소자 중 최고 수준의 결과라고 연구팀은 설명했다.
김희숙 KIST 박사는 "이번에 개발한 탄소나노튜브 실을 이용한 열전소자는 가볍고 기계적 성질이 뛰어나며 높은 열전발전 성능을 보인다"며 "이를 활용하면 앞으로 체온으로부터 웨어러블 기기에 직접 전원을 공급할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 나노 재료 분야 국제학술지 'ACS 나노'에 게재됐다.
작성일 : 17-09-20 18:22
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