국내 연구진이 인체 유해 요인으로만 치부됐던 자기장 노이즈를 전기 에너지로 변환하는 기술을 개발했다. 배터리 없는 사물인터넷(IoT) 센서의 독립 전원으로 활용이 기대된다.
류정호 영남대 교수, 김광호 하이브리드인터페이스 기반 미래소재연구단장이 이끈 공동 연구팀은 전력선, 전자기기 등에서 발생하는 불필요한 전자기 신호(자기장 노이즈)를 전기 에너지로 변환하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
연구팀은 또 이 전기 에너지가 IoT 무선 센서 네트워크의 '자율 독립 전원'으로 상용화 가능한 수준인 것으로 분석했다. 자율 독립 전원은 배터리를 대체해 전기 에너지를 발생시키는, 배터리 교체 없는 반영구적 전원을 말한다.
연구팀은 미세한 자기장 변화에 따라 늘어나고 줄어드는 '자왜 금속 소재'와 변형이 발생하면 전기 에너지를 내는 '압전 소재'를 함께 이용했다. 일상의 자기장 변화를 전기 에너지로 변환시키는 데 성공했다.
연구팀은 자기장에 가장 민감하게 변화하는 결정 방향으로 두 가지 소재를 제작했다. 두 소재 경계면에 새로운 특성을 부여하는 '하이브리드 인터페이스 결합' 기술을 적용해 에너지 변환 소재를 설계했다. ㎽급 이상의 직류 전력을 얻는 데 성공했다.
김 단장과 류 교수는 “배터리를 사용해서 동작시키던 무선 센서 네트워크를 배터리 없이 반영구적으로 구동할 수 있을 수준에 도달했다”면서 “관련 기술에 대해 국내, 미국, 유럽, 일본, 중국 특허 권리를 확보했다”고 설명했다.
연구 결과는 국제 학술지 '에너지&인바이러멘탈 사이언스' 4월호 전면 표지 논문으로 채택됐다. 과학기술정보통신부 글로벌프론티어 사업을 중심으로 창의형 융합연구사업, 재료연구소 주요 사업 지원을 받아 수행됐다.
송준영기자 songjy@etnews.com