전자부품연구원(KETI)은 별도 알고리즘 없이 다양한 주파수와 진폭에 대응할 수 있는 압전 에너지하베스팅용 전력변환회로를 개발했다고 21일 밝혔다.
압전 에너지하베스팅은 주변 진동이나 압력 변화 등으로부터 에너지를 확보하는 기술을 뜻한다. 배터리 정기 교체를 필요로 하는 사물인터넷(IoT) 분야에 활용이 기대된다.
KETI에 따르면 기존 연구들은 주변에 존재하는 다양한 주파수와 진폭의 진동에 대응할 수 있도록 임피던스 매칭을 수행해 최대 출력을 확보하는 방식이었다. 이에 복잡한 알고리즘이 내재된 반도체 칩이 필요했고 이를 구동하기 위한 소비전력도 수백 마이크로와트(μW) 이상으로 높았다.
KETI가 개발한 전력변환회로는 최대전력 추출지점에서 임피던스가 일정하게 유지되는 특성을 이용, 에너지를 추출해 임피던스 매칭이 필요 없게 했다. 이 효과로 소비전력이 수십 μW로 낮아졌고 변환효율도 높일 수 있다고 설명했다.
KETI에 따르면 108~132㎐ 주파수 대역과 0.5~2.0G 진동 크기에 대해 전력변환효율은 80%이상, 특히 2.0G 진동 크기에 대해서는 전 주파수 범위에 대해 90% 정도다. G는 진동의 크기를 나타내는 단위로, 드럼 세탁기 진동은 0.5~1G 정도다.
KETI는 프랑스 남파리대학(UPSUD)과 공동연구를 통해 기술을 개발했다.
연구를 주도한 융복합전자소재연구센터 유찬세 박사는 “현재 프랑스 남파리대학과 공동으로 5건의 국외 특허를 출원했고, 10건 이상 해외저널을 통해 독창성을 인정받았다”며 “압전 에너지하베스팅 뿐만 아니라 RF하베스팅, 마찰전기 하베스팅 등에도 적용이 가능하다”고 말했다.
윤건일 전자/부품 전문기자 benyun@etnews.com
