열전소자는 온도차가 있는 소재에서 전기가 발생하는 ‘열전(熱電)효과’를 활용해 체온의 열에너지를 전기로 변환하는 기기다. ETRI에 따르면 해당 소자는 앞서 미국 연구진에 의해 발표된 열전소자보다 약 1.5배 높은 35마이크로 와트(㎼/㎠)의 출력을 보였다. 소자 6개를 묶어 사용할 경우 상용화 가능 수준인 최대 2~3 밀리와트(㎽)의 출력을 보인다는 게 연구진의 설명이다.
연구진은 또 이 소자 상용화를 앞당기기 위해 안정성과 편의성을 모두 높이는 구조의 모듈을 개발했다고 설명했다. 이와함께 실험용 기기가 피부와 맞닪는 부분이 자연스레 흡착될 수 있도록 ‘건식 접착 방식(별도의 접착제 없이 붙일 수 있는 방식)’을 적용했다. 쉽게 찢어지지 않도록 마이크로 계층을 사용했다.
이 기술이 상용화 되면 1회용, 또는 충전용 배터리를 사용할 필요 없이 사람의 체온만으로 지속적으로 에너지를 수확할 수 있다. 인체에 파스처럼 붙여 에너지를 얻고 정보를 표현하기 때문에 특히 웨어러블 기기의 핵심 기술로 적용될 것으로 보인다.
ETRI측은 이 기술의 상용화를 2-3년 내로 보고 있다.
연구진은 상용화가 이뤄지려면 패치 착용시 불편함 제거, 심미감, 움직이는 상황에서의 특성 고려, 전력관리 회로의 개선 등에 관한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 또 이 소자를 체온이나 맥박센서 등과 결합하면 무선방식으로 데이터를 무선 수집할 수도 있게 된다. 영·유아, 애완동물 및 환자 모니터링에도 적용될 수 있다고 전했다.
문승언 ETRI ICT소재연구그룹장은 “향후 본 시스템이 완성되면 웨어러블 소자나 사물인터넷 기기의 전원, 하드웨어 플랫폼 등으로 활용돼 디지털 헬스케어, 스마트 홈/시티 등 신개념 서비스가 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다.
한편 관련 기술은 2017년 2월 어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials) 표지 논문으로 선정·발표됐다.
이수연 기자 swoon77@g-enews.com