(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 국내 연구팀이 웨어러블 기기나 사물인터넷 센서 등 움직임이 많은 소형 전자기기의 전력 공급에 폭넓게 활용될 수 있는 고성능 유연 열전 발전기를 개발했다.

한국화학연구원은 한미정·강영훈 박사 공동 연구팀이 탄소나노튜브와 비스무스·안티몬·텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능과 내구성을 개선한 유연 열전 발전기를 개발했다고 13일 밝혔다.

열전 발전기는 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 온도 차이를 이용해 전기를 생산하는 기술로 공장의 폐열, 사람의 체온 등 일상생활에서 낭비되는 열을 모아 전력으로 생산할 수 있어 재생 에너지기술로 주목받는다.

기존 열전 소재는 금속 기반으로 제작돼 성능이 우수하지만 유연성이 낮아 첨단 기기 적용이 어려웠다. 반면 탄소나노튜브 기반 열전 소재는 유연성은 높지만 열전 성능과 내구성이 부족한 한계가 있었다.

이에 연구팀은 탄소나노튜브와 고성능 열전 물질인 비스무스·안티몬·텔루라이드를 다공성 구조로 결합해 내구성과 열전 성능을 모두 높인 유연 열전 발전기를 개발했다.

기존 필름 형태로 사용되던 유연 열전 물질을 분말 형태로 제작 한 뒤 다공성 폼 형태로 만들었다.

이 다공성 폼은 불규칙한 내부 구멍들이 열의 이동을 지연시키는 역할을 해 온도 차이를 유지하며 열전 발전 효율을 높이는 효과를 냈다.

실험 결과 냉수와 온수를 번갈아 투입해 발생한 21도의 온도 차에서 15.7마이크로와트 전력 생산에 성공했으며 1만 번 이상 반복 굽힘 테스트에도 높은 내구성을 유지했다.

또 기존 탄소나노튜브 제작 방식이 3일 이상 걸린 것에 비해 4시간 만에 제작이 가능해 높은 생산성도 확보했다.

한미정 박사는 “이번 연구는 기존 열전 발전 소재의 한계를 극복하고 유연한 에너지 하베스팅 기술을 발전시키는 중요한 성과”라며 “웨어러블 기기와 사물인터넷 센서 등 다양한 분야에 활용 가능한 기술로 향후 에너지 자립형 전자기기 개발에 기여할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 국제 학술지 '탄소 에너지'에 게재됐다.

ysaint8609@dqdt.shop