- KAIST 입을 수 있는 열전소자 개발

[디지털데일리 채수웅기자] 옷을 입고만 있어도 스마트폰을 비롯해 스마트와치 등 웨어러블 전자기기의 전력을 공급할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 웨어러블 전자기기(wearable electronics)의 전력공급원으로 사용될 수 있는 '입을 수 있는 열전소자'를 개발했다고 7일 밝혔다.

열전소자는 열에너지를 전기에너지로 전환해주는 소자다. 기존의 상용 열전소자는 세라믹 기판을 이용해 단단하고 휘어지지 않는데다 무게도 무겁고 낮은 에너지 효율로 인해 웨어러블 전자기기에 활용하기에는 부족한 것으로 평가됐다.

하지만 이번에 개발된 열전소자는 유리섬유를 이용해 의류형태 등 자유로운 가공이 가능하다. 또한 무게도 가볍고 전력생산 효율도 높아서 같은 무게의 기존 세라믹 기판 소자에 비해 14배 정도의 전력생산 능력을 가지고 있다는 것이 KAIST 설명이다.

이번에 개발된 열전소자를 팔에 두를 수 있는 가로 세로 각 10cm의 밴드형태로 제작할 경우 외부 기온이 20도일 때(체온과 약 17도 차이가 있는 경우)는 약 40mW의 전력이 생산된다. 웬만한 반도체 칩들을 다 구동할 수 있으며, 상의 전체에 해당하는 면적(50cm x 100cm)로 제작하면 약 2W의 전력이 생산된다. 휴대폰 충전이 가능한 수준이다.

스마트폰에 이어 스마트와치 등 웨어러블 전자기기가 주목을 받고 있지만 시장확산의 걸림돌은 전력공급 문제였다. 삼성전자의 갤럭시기어1의 경우 하루밖에 가지 않는 배터리 때문에 큰 인기를 끌지 못했다.

하지만 이번에 개발된 열전소자를 이용하면 인체에서 발생하는 열을 이용해 전력을 생산, 배터리 걱정없이 반영구적으로 웨어러블 전자기기를 이용할 수 있다. 또한, 기존 상용소자와는 달리 대면적 소자제작이 쉬워 대량생산에도 장점이 있다.

웨어러블 전자기기 이외에도 자동차, 공장, 항공기 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에도 적용할 수 있어 다양한 영역에서 활용될 수 있다.

KAIST는 이 기술이 실용화되는데 약 2~3년이 소요될 것으로 예상하고 있다.

KAIST는 "무기물로 된 유연한 열전소자를 최초로 구현했고, 소자의 유연화, 경량화와 함께 에너지변환 효율을 획기적으로 높였다"며 "소자의 집적공정 최적화 및 대량생산화가 실용화를 위한 과제"라고 밝혔다.

<채수웅 기자>woong@ddaily.co.kr