[표준연 김미소 박사팀-윤병동 서울대 교수팀 공동연구] 최소망 기자

국내 연구진이 전기생산을 약 22배 높일 수 있는 '에너지 하베스팅' 기술을 개발했다. 밀리와트(mW)급으로 전력생산이 가능해져 사물인터넷(IoT) 센서 등에 적용될 수 있을 전망이다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 김미소 안전측정센터 박사 연구팀·윤병동 서울대 교수 연구팀이 공동으로 에너지를 집속하는 메타물질 중 하나인 '음향양자결정 구조'를 이용해 에너지 하베스팅 시스템에 접목해 밀리와트급 전력을 생산하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 

에너지 하베스팅은 버려지는 에너지를 모아 전기에너지로 전환해 다시 활용하는 기술이다. 이를테면 움직이는 자동차 바퀴의 움직임이나 사람의 심장이 뛰는 움직임과 같이 기계적인 움직임(에너지)을 전기에너지로 바꿔 사용하는 것을 말한다. 그러나 일반적으로 에너지 하베스트로 얻어진 전력량은 매우 적어 상용화하는데 어려움이 컸다. 

이에 연구팀은 '메타 물질'에 주목했다. 메타물질은 일반적으로 에너지가 들어오면 에너지 방향을 바꿔주거나 크기를 바꿔주는 특징이 있는데, 이는 물질 내 주기적인 배열 때문에 가능하다. 연구팀은 메타 물질 중에서도 에너지를 최적으로 집속하는 특징이 있는 '음향양자결정 구조'를 새롭게 설계해 에너지 하베스팅 시스템에 접목하기로 했다.

그 결과, 메타물질이 입력되는 기계적 에너지를 집속해 에너지 하베스팅으로 생산하는 전력양이 기존보다 22배가 넘는 밀리와트급 고효율의 전기 생산이 가능해졌다. 이는 다양한 IoT 센서에 활용이 가능한 수준이라는 게 연구진의 설명이다. 그동안 IoT 센서는 주기적으로 배터리를 교체해야 했지만, 이를 접목하면 기계적 에너지만으로도 전기를 안정적으로 공급이 가능해 영구적인 사용이 가능하다. 연구팀은 앞으로 생산되는 전력을 더 높이는 연구를 진행할 예정이다.

김미소 박사는 "메타물질을 에너지 하베스팅에 접목해 센서와 같은 소자를 작동시킬 수 있는 밀리와트(mW)급 전력을 얻은 건 최초의 사례"라면서 "한 번 만들면 배터리를 교체하지 않아도 되는 IoT 센서나 더 나아가 심장박동을 이용한 의료기기 등에 활용될 수 있을 것"이라고 전망했다.

이번 연구결과는 에너지 분야의 세계적 학술지인 '나노 에너지'에 실렸다.  

출처: http://news1.kr/articles/?3571487