KIST, 열·진동에서 에너지 수확하는 소자 개발…효율 50% 높여

열전효과와 압전효과 접목한 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 한국과학기술연구원(KIST)은 전자재료연구센터 송현철 책임연구원과 허성훈 선임연구원 공동연구팀이 열전효과와 압전효과를 접목해 전력 생산량을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 14일 밝혔다.

열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 열전효과와 기계적 진동을 전기에너지로 바꾸는 압전효과는 버려지는 에너지원을 전기로 수확하는 에너지 하베스팅의 대표적 예다.

하지만 열전효과는 에너지 변환 효율이 떨어지고, 압전효과는 높은 저항 때문에 에너지를 안정적으로 수확하기 어려웠다.

연구팀은 두 효과를 보완하기 위해 열원에서 열을 뽑아내는 부품인 히트싱크를 막대기 형태로 만들어 흔들릴 수 있도록 해 진동이 있을 때 열을 방출하는 효과를 높였다.

또 히트싱크에 섬유 형태의 압전소자를 부착해 떨림에 따라 변형이 발생하도록 해 추가 전력을 생산할 수 있도록 했다.

그 결과 열전소자 출력은 25% 높아지는 등 성능이 50% 늘어났다.

연구팀은 개발한 시스템으로 상용 사물인터넷(IoT) 센서인 위치정보시스템(GPS) 위치추적 센서를 안정적으로 구동하는 데도 성공했다.

허 선임연구원은 "자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했다"며 "전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중"이라고 말했다.

연구결과는 지난달 30일 국제학술지 '에너지 컨버전 앤드 매니지먼트'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr

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