[이데일리 김응열 기자] 한양대와 한국과학기술연구원(KIST)이 사람의 체온을 이용해 실시간으로 전기를 생산하는 섬유 형태의 발전기 개발에 성공했다. 이 발전기 기술은 향후 웨어러블 헬스케어 기기나 자가 발전 센서 등에 폭넓게 쓰일 전망이다.

한양대는 ERICA 에너지바이오학과의 장광석 교수 연구팀이 사람의 체온을 이용해 실시간으로 전기를 생산할 수 있는 섬유 형태의 열전발전기를 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구는 KIST의 김정원 박사 연구팀과 공동으로 진행됐다.

열전발전기는 온도 차이를 전기에너지로 직접 변환하는 기술이다. 별도의 배터리 없이도 에너지를 얻을 수 있어 자가 구동 센서나 웨어러블 기기의 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 기존의 기술은 대부분 딱딱한 무기 소재를 기반으로 제작돼 인체의 곡면에 밀착하기 어렵고 반복적인 움직임에 쉽게 파손되는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 일상에서 흔히 사용하는 면사(cotton yarn) 소재에 주목했다. 연구팀은 유연하면서도 열전 성능이 뛰어난 은 셀레나이드(Ag2Se)를 면사에 균일하게 코팅해 기존과는 전혀 다른 형태의 섬유형 열전발전기를 구현했다. 특히 고온 공정 대신 용액 기반 공정을 적용해 제작 과정을 단순화했다. 대량 생산이 가능하다는 의미다.

연구팀이 개발한 열전 섬유는 무기 소재 특유의 깨지기 쉬운 성질을 극복했다. 실제 5000회 이상의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 성능 저하 없이 안정적인 전력 생산 능력을 유지했다.

연구팀은 개발된 섬유를 이용해 손목에 착용 가능한 발전기를 제작해 성능을 검증하기도 했다. 그 결과 일상적인 활동 환경에서도 체온과 주변 공기의 온도 차를 이용해 지속적으로 전력이 생성되는 것을 확인했다. 특히 착용자의 움직임으로 발생하는 공기 흐름이 열 전달을 촉진해 발전 효율이 더 향상됐다.

장광석 교수는 “이번 기술은 배터리 교체가 어려운 환경에서 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 자가 구동 시스템 구현에 기여할 것”이라며 “향후 웨어러블 헬스케어 기기, 자가발전 센서, 사물인터넷(IoT) 디바이스 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 것”이라고 말했다.