'자기장을 전기에너지로'..배터리없는 전자기기 상용화 '성큼'

영남대팀 "자왜금소재, 갈륨과 철 합금 이용"

자율 독립전원에 적용된 에너지 변환 소자의 개념도

(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 국내 연구진이 휴대폰과 같이 일상생활에서 사용하는 전자기기가 만들어내는 자기장을 전기에너지로 변환하는 기술을 개발했다. 이에 따라 앞으로 1~2년 내에 배터리없이 자체적으로 에너지를 발전하는 전원기기가 나올 것으로 보인다.

과학기술정보통신부는 류정호 영남대 교수 연구팀과 (재)하이브리드 인터페이스기반 미래소재연구단 연구팀이 공동으로 전기가 흐르는 도체 주변에 항상 생기는 '자기장 노이즈'를 전기에너지로 변환하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

연구팀은 미세한 자기장변화에 따라 늘어나거나 줄어드는 '자왜금속소재'와 압력을 받았을 때 전압을 발생하는 '압전소재'에 주목했다. 사용된 자왜금속소재는 '갈륨과 철 합금(Ga-Fe 합금)'이었으며, 압전소재는 '이방성 압전 단결정 소재'였다. 이러한 압전소재와 자왜금속소재는 원자가 배열된 방향에 따라 특성이 달라진다.

연구팀은 두 소재가 가장 민감하게 변화하는 결정방향을 찾고 '하이브리드 인터페이스 결합 기술'로 에너지 변환 소자를 설계했다. 이는 서로 다른 소재 사이에 생기는 경계면에 새로운 기능을 부여하는 기술이다.

그 결과, 개발된 소자에서 실제 얻어지는 전력의 양은 3밀리와트(mW) 이상으로 확인됐다. 사물인터넷(IoT) 무선 센서를 배터리 없이 지속적으로 구동이 가능한 1mW 이상의 수준을 뛰어넘은 것이다.

현재 개발된 기술의 내구성, 환경 신뢰성에 대한 검증 연구가 진행 중이다. 이러한 검증을 거쳐 1~2년내에 실용화가 가능하다는 게 연구팀의 설명이다.

류정호 영남대 교수는 "관련 기술에 대해 한국·미국·유럽·일본·중국에 특허권리를 확보했다"면서 "지금까지 배터리를 사용해서 동작시키던 무선 센서 네트워크를 배터리 없이 반영구적으로 구동할 수 있을 수준에 도달해 무선 센서 네트워크의 '자율 독립전원'으로 광범위한 활용이 기대된다"고 말했다.

이 연구결과는 에너지 환경 분야 학술지인 '에너지 및 환경과학'(Energy&Environmental Science) 4월호 전면 표지논문으로 실렸다.

somangchoi@news1.kr

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