류정호 영남대 교수팀, '자기장 노이즈' 에너지 전력으로 전환하는 기술 개발

자율 독립전원에 적용된 에너지 변환 소자의 개념도. 사진=과기정통부

[일간투데이 홍정민 기자] 국내 연구팀이 배터리가 필요없는 사물인터넷(IoT) 무선센서 네트워크 자율 독립전원 기술을 공개했다. 

과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 류정호 영남대 교수 연구팀이 전력선이나 전자기기 주변의 '자기장 노이즈'의 에너지를 전력으로 전환하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 

연구팀은 자기장 변화에 따라 변형이 발생하거나 압력을 주면 자기적 특성이 변화하는 '자왜' 소재와 압력이 가해졌을 때 전압이 발생하거나 전압을 가하면 변형이 발생하는 '압전' 소재를 결합해 일상의 자기장 변화를 전기에너지로 변환시켰다. 

이들은 두 소재가 가장 민감하게 변화하는 결정방향을 찾고 '하이브리드 인터페이스 결합' 기술로 에너지 변환 소자를 설계했다. 이는 두 가지 이상의 소재 사이에 생기는 경계면(인터페이스)에 새로운 기능을 부여하는 기술이다.

연구팀은 이 기술을 활용해 IoT 무선 센서를 배터리 없이 지속적으로 구동하기 충분한 전력을 발생시키는데 성공했다. 개발된 소자에서 얻어진 전력의 양은 3밀리와트(mV) 이상으로, IoT 무선 센서를 배터리 없이 지속적으로 구동 가능한 1밀리와트 이상의 수준을 넘은 성과를 거뒀다. 

류정호 영남대 교수는 "관련 기술에 대해 국내, 미국, 유럽, 일본, 중국에 특허권리를 확보했다"며 "배터리 없이 반영구적으로 구동할 수준에 도달했기 때문에 4차산업혁명용 무선 센서 네트워크의 자율 독립전원으로 광범위한 활용이 기대된다"고 말했다. 

이 연구는 과기정통부 글로벌프런티어사업을 중심으로 창의형 융합연구사업과 재료연구소 주요사업의 지원을 함께 받아 수행됐다. 연구 결과는 에너지·환경 분야 학술지 '에너지와 환경 과학 (Energy & Environmental Science)' 4월호 전면 표지논문으로 실렸다.


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