(서울=뉴스1) 장성희 기자 = 성균관대는 강보석 교수 연구팀이 김대건 가천대 교수팀과 협력해 모든 구성 요소가 신축성을 지닌 고성능 웨어러블 열전 발전 소자 개발에 성공했다고 17일 밝혔다. 연구 결과는 나노기술 분야에서 세계적인 권위를 인정받는 국제학술지 '스몰(Small)'의 표지논문으로 선정됐다.
웨어러블 디바이스는 헬스케어·증강 현실(AR)·사물인터넷(IoT) 기술의 발전과 함께 연평균 17.6%의 높은 시장 성장률을 기록하고 있다. 그러나 작고 가벼워 배터리 용량이 제한되며 잦은 충전으로 인한 사용성 저하와 배터리 폭발 등 문제로 웨어러블 디바이스를 위한 새로운 충전 방안에 대해 지속적인 수요가 있었다.
열전 소재는 열에너지로부터 직접 발전할 수 있어 인간의 체온을 직접 활용할 수 있지만, 기존에는 중금속 위주로만 소재가 개발돼 인체에 대한 독성, 부족한 신축성으로 항공·우주 분야 등 특수 영역에서만 제한적으로 사용됐다.
하지만 연구팀은 열전 소재 내부에 신축성을 담당하는 네트워크와 열전 발전을 담당하는 네트워크를 순차적으로 도입해 세계 최고 수준의 열전 성능을 달성했다. 또 소재를 1.4배까지 늘렸을 때도 90% 이상의 성능을 유지했다.
열전 소재뿐 아니라 전극과 배선도 용액 공정만으로 제작해 웨어러블 열전 소자의 양산 가능성을 확보하고, 체온을 이용한 발전 가능성을 입증했다. 연구팀은 이를 바탕으로 자가 충전이 가능한 스마트 웨어러블 디바이스 개발을 추진할 계획이다.
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