배터리없이 웨어러블 기기 쓰는 시대가 온다

체온을 기반으로 전원을 공급하는 착용형 열전소자를 피부에 부착해 LED 전광판으로 ETRI 글씨를 점등한 모습. 사진=ETRI

국내 연구진이 사람 체온을 이용해 전기를 만드는 열전발전 복합모듈 개발에 성공했다. 이번 연구개발의 성공은 기존 열전소자에 비해 5배 이상 성능을 높여 배터리 없는 웨어러블 장치 상용화에 활기를 불어넣을 전망이다. 연구진은 이 기술의 상용화를 향후 2~3년 내로 보고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 15일 배터리를 쓰지 않고 사람 체온만을 활용, 팔목에 밴드형 파스처럼 붙여 에너지를 얻는데 성공했다고 밝혔다.

특히 인체에 착용하는 웨어러블 기기의 폭발적 증가는 관련 연구에 관심을 증가시켜 전 세계적으로 열전소자 개발이 화두가 되고 있다.

연구진은 소자의 출력을 기존 미국 연구진이 개발한 것보다 1.5배 성능이 증가됐다.

또한, 연구진은 소자 6개를 묶어 모듈화할 경우 최대 2~3밀리 와트(㎽) 출력이 가능하다고 말했다. 이들은 현재 5cm x 11cm크기의 파스형태로 패치를 만들었다. 성인 손목에 패치를 6개 붙여 전압을 증폭시켰더니 배터리 없이 사람의 체온만으로 실제 LED 전광판에 'ETRI'라는 글씨를 선명하게 점등하는 전송실험에 성공했다.

연구진은 이 기술이 향후 체온이나 맥박 센서 등과 결합된 소자로 만들어져 데이터를 무선으로 수집도 가능해질 것으로 보고 있다. 이를 통해 영·유아, 환자의 모니터링이나 애완동물의 위치 모니터링 등에도 적용이 예상된다.

연구개발에 참여한 ICT소재연구그룹 연구원들의 모습. 김정훈 선임연구원이 팔에 패치를 붙여 보여주고 있다. 좌측 상단부터 시계방향으로 임종필 선임연구원, 임솔이 연구원, 전은비 연구원, 김정훈 선임 연구원, 문승언 ICT소재연구그룹장, 이재우 책임연구원). 사진=ETRI

ETRI는 본 기술의 핵심이 △열전소자 설계기술 △생체모사 히트싱크 △전력관리 회로 등이라고 설명했다. 관련기술은 특허출원을 했다.

열전소자 설계기술은 체온이 잘 전달되도록 열저항 매칭을 고려하면서 열전소자 설계를 하는 기술이다.

[e-mail] 김만기 기자