외부 전력 없이 이산화탄소 실시간 모니터링…주변 진동을 전기에너지로 활용

KAIST, 자가발전 이산화탄소 모니터링 시스템 개발
관성구동 마찰전기 나노발전기 활용..이산화탄소 측정

KAIST는 주변의 미세한 진동을 외부 전력 없이 전기로 바꿔 이산화탄소 농도를 측정하고 무선으로 전송하는 '자가발전형 무선 이산화탄소 모니터링 시스템'을 개발했다. 사진은 권경하(왼쪽) 교수와 장규림 석사과정.

KAIST가 개발한 '자가발전형 무선 이산화탄소 모니터링 시스템'.

배터리나 전기 없이 이산화탄소 농도를 실시간 측정하고, 무선으로 전송할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 권경하 전기및전자공학부 교수 연구팀이 류한준 중앙대 교수 연구팀과 공동으로 주변의 미세한 진동 에너지를 전기를 수확해 외부 전력 없이 이산화탄소 농도를 주기적으로 측정할 수 있는 '자가발전형 무선 모니터링 시스템'을 개발했다고 9일 밝혔다.

기후변화와 지구온난화를 막기 위해선 이산화탄소가 얼마나 배출되는지를 정확히 파악해야 한다. 유럽연합을 비롯한 전 세계적으로 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 규제가 확산되면서 이산화탄소 모니터링 시스템에 대한 수요가 커지고 있다.

하지만 기존 이산화탄소 모니터링 시스템은 배터리나 유선 전원에 의존하기 때문에 설치와 유지 보수에 제약이 따른다.

연구팀은 산업 장비나 배관에서 발생하는 진동을 전기로 바꾸는 4단 적층 구조의 '관성 구동 마찰전기 나노발전기'를 통해 배터리 없이도 이산화탄소 농도를 측정하고, 무선으로 전송하는 기술을 개발했다. 나노 발전기에 탄성 스프링을 결합해 미세 진동을 증폭시키고 공진 현상을 유도함으로써 0.5㎽(밀리와트)의 전력을 안정적으로 생산해 냈다. 생산된 전력은 이산화탄소 센서와 저전력 블루투스 통신 시스템을 구동하는 데 사용됐다.

권경하 KAIST 교수는 "관성 구동 마찰전기 나노발전기에서 생성된 에너지를 통해 이산화탄소 농도를 측정하고, 무선으로 전송할 수 있는 자가발전시스템을 구현했다"며 "앞으로 다양한 센서를 통합한 자가발전형 환경 모니터링 플랫폼의 기반 기술로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '나노 에너지(지난 1일자)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr