체온만으로 전자기기 구동…AA 건전지 전압 만들어

UNIST, 고성능 고체 열갈바닉 전지 개발

국내 연구진이 실제 전자기기를 작동시킬 수 있을 만큼의 출력을 갖춘 고체 열갈바닉 전지를 개발했다./울산과학기술원(UNIST)

몸에서 나오는 열만으로 AA 건전지 수준의 전압을 낼 수 있는 기술이 나왔다. 별도 전원이나 충전 없이도 작동하는 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT) 센서 상용화를 앞당길 수 있을 전망이다.

장성연 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구진은 실제 전자기기를 작동시킬 수 있을 만큼의 출력을 갖춘 고체 열갈바닉 전지를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구는 영국왕립화학회가 발간하는 국제 학술지 ‘에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)’에 지난달 7일 게재됐다.

열갈바닉 전지는 사람의 체온과 주변 공기 사이의 온도 차를 이용해 전기를 만드는 소형 발전기이다. 하지만 체온(섭씨 약 36도)과 공기(20~25도)의 온도 차는 크지 않아 실제 전자기기를 구동할 만큼의 출력을 얻기 어려웠다.

연구진이 개발한 고체형 전지는 충분한 전압과 전류를 확보해 실제 전자기기를 구동할 수 있는 출력을 얻을 수 있다. 일반적으로 고체형은 누액 위험이 없다는 장점이 있지만, 고체 전해질 내부에서 이온이 잘 움직이지 못하는 탓에 전류가 부족하다. 연구진은 이온 통로를 잘 확보할 수 있도록 전해질을 설계하고, 이온의 열 확산은 추가적 전압 상승으로도 이어지도록 해 전체 출력을 높였다.

이 전지 100개를 레고 블록처럼 직렬로 연결하면 체온으로부터 약 1.5V(볼트)의 전압을 얻을 수 있다. 이는 일반적 AA 건전지 수준의 전압이다. 또 셀 16개가 연결되면 발광다이오드(LED) 조명, 전자시계, 온습도 센서 등을 실제로 켤 수 있다. 체열 충전과 방전을 50회 반복해도 동일한 출력을 보여 내구성도 입증됐다.

장성연 교수는 “저온 폐열을 활용한 플렉서블 열전 변환 소자 개발 분야에서 새로운 전기를 마련한 연구”라며 “웨어러블 기기나 자율형 IoT 기기에 전원을 공급하는 자가발전형 시스템의 기반이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

참고 자료

Energy & Environmental Science(2025), DOI: https://doi.org/10.1039/D5EE01216C

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