체온만으로 충전…웨어러블 전지 충전 시스템 개발
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온도 차이로 발생하는 열에너지만 사용해 이차전지를 충전할 수 있는 시스템이 개발됐다.
연구팀은 100도 이하 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지만으로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템도 개발했다.
연구를 이끈 이현욱 교수는 "사물인터넷의 발전으로 웨어러블 이차전지 개발이 중요해졌는데, 웨어러블 전지의 경우 일반 도선으로 충전하는 데 한계가 있다"며 "TREC 시스템 같은 새로운 충전 방법을 개발하는 등 차세대전지의 개발 및 연구가 더욱 진행돼야한다"라고 말했다.
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온도 차이로 발생하는 열에너지만 사용해 이차전지를 충전할 수 있는 시스템이 개발됐다. 차세대 웨어러블 이차전지 개발에 한발 다가설 수 있을 것으로 기대된다.
울산과학기술원(UNIST)은 이현욱, 서동화 에너지화학공학과 교수 연구팀이 이성우 싱가포르 난양공대 교수 연구팀과 함께 '열전 이차전지(TREC)' 시스템의 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 핵심 인자를 밝혀 에너지·재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 3일 발표했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 100도 이하 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지만으로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템도 개발했다.
열전 이차전지(TREC)는 현재 이차전지 분야에서 널리 사용되고 있는 에너지 변환 시스템이다. 온도에 따라 변하는 전압의 크기를 활용해 서로 다른 온도계수를 가진 전극 소재로 이차전지를 구성한다. 외부 온도의 변화로 발생한 열에너지를 이차전지 내부의 전기 화학 에너지로 변환시키는 것이다. TREC을 활용하면 인간의 체온 차이나 하루 일교차로도 소량의 에너지를 충전할 수 있다.
연구팀은 TREC 시스템을 다양하게 활용하기 위해 에너지 변환 효율을 향상시킬 방법을 연구했다. 양극 소재 내부의 물질 구조가 어떤 영향을 미치는지 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결과를 관찰했다.
그 결과, 양극 소재 내부의 물 분자가 에너지 변환 효율을 높이는 핵심 인자임을 확인했다. 물 분자 수가 적을수록 양극 소재 구조의 대칭성이 증가해 물 분자 근처의 전이 금속과 유기 연결물질(리간드)의 결합이 강화됐고, 이는 구조의 진동에너지를 늘려 결과적으로 TREC 시스템의 효율을 높였다.
연구를 이끈 이현욱 교수는 "사물인터넷의 발전으로 웨어러블 이차전지 개발이 중요해졌는데, 웨어러블 전지의 경우 일반 도선으로 충전하는 데 한계가 있다"며 “TREC 시스템 같은 새로운 충전 방법을 개발하는 등 차세대전지의 개발 및 연구가 더욱 진행돼야한다"라고 말했다.
[박건희 기자 wissen@donga.com]
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