웨어러블 기기 과열 막는 신소재 발명됐다 (연구)

피부 화상 위험 막고 성능 향상에 도움 

본문 내용과 직접적인 관련이 없는 이미지 [사진=게티이미지뱅크]

피부에 부착하는 웨어러블 전자장치의 과열은 피부 화상의 위험을 증가시키고 성능을 떨어뜨린다. 홍콩시티대 연구팀이 첨단 웨어러블 전자 장치에서 효과적 열 관리를 위한 대안을 제공하는 광물질 기반 '초박형에 유연한 복사냉각 인터페이스'를 발명했다.

홍콩시티대 생물의학공학부 유싱게 교수는 "전자피부와 같은 전자기기는 웨어러블 기기의 새로운 발전"이라며 "효과적 열 발산은 감지 안정성과 편안한 사용자 경험을 유지하는 데 중요하다"고 말했다. 그는 "이번 발명은 장기 의료 모니터링과 가상 및 증강 현실(VR/AR) 애플리케이션을 가능하게 하는 혁신적인 솔루션을 제공한다"고 덧붙였다.

전자 장치에서 전류가 도체를 통과하는 '쥴 발열'(Joule heating) 과정이 일어날 때 내부 전자 구성 요소, 그리고 햇빛과 더운 공기 등의 외부 요인으로 열이 발생할 수 있다. 이때 장치를 냉각하기 위해 복사 및 비복사 열전달 프로세스가 역할을 할 수 있다.

현재의 기술은 축적된 열을 방출하기 위해 대부분 비복사적 방법에 의존했다. 사용된 재료도 일반적으로 부피가 크고 단단해 무선 웨어러블 장치의 유연성이 떨어졌다. 연구팀은 이같은 단점을 극복하기 위해 전기를 사용하지 않고, 내마모성과 신축성이 향상된 복사 및 비복사 냉각 용량을 모두 갖춘 다기능 복합 고분자 코팅을 개발했다.

유싱게 교수는 "피부화상을 피하기 위해서는 기기 온도를 44°C 이하로 유지하는 것이 필요하다"면서 "우리의 냉각 인터페이스는 64.1°C를 42.1°C까지 냉각시킬 수 있다"고 말했다. 이 기술을 통해 화상을 피하는 것은 물론 장치의 성능도 크게 향상됐다는 설명이다.

연구팀은 이러한 성과를 바탕으로 미국 특허 출원을 제출했으며 제48회 제네바 국제발명전시회에서 금상을 수상하기도 했다. 앞으로 연구팀은 의료 모니터링, 무선 통신 등 분야에서 웨어러블 전자 제품의 열 관리를 위한 냉각 인터페이스의 실제 적용에 초점을 맞출 계획이다.

이번 연구 결과는 '사이언스 어드밴스'에 발표됐다. 원제는 'Ultrathin, soft, radiative cooling interfaces for advanced thermal management in skin electronics'.

이보현 기자 (together@kormedi.com)