자율 독립 전원을 사용하여 대표적인 웨어러블 IoT 기기인 스마트워치를 구동 모습(과학기술정보통신부 제공)
국내 연구진이 전력선이나 전자기기 주변의 '자기장 노이즈'에서 에너지를 뽑아내서 전력으로 전환하는 기술을 개발했다. 사물인터넷(IoT)용 센서를 구동할 수 있는 정도 수준이어서, 앞으로 '배터리 없는 IoT 기기'가 가능할 전망이다.
과학기술정보통신부는 류정호 영남대학교 교수팀이 자기장 노이즈를 전기에너지로 변환하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
연구팀은 미세한 자기장 변화에 따라 늘어나거나 줄어드는 '자왜금속소재'와 변형이 생기면 전기에너지를 발생시키는 '압전소재'를 결합해 일상의 자기장 변화를 전기에너지로 변환하는 기술을 개발했다.
이 기술은 활용하면 IoT 무선센서를 배터리를 사용하는 대신 자체적으로 전기 에너지를 발전시켜 반영구적으로 사용할 수 있다.
연구팀은 실험을 통해 IoT 무선 센서 구동에 필요한 1㎽급 보다 높은 3㎽ 이상의 직류 전력을 발생시켰다. 또 이를 이용해서 웨어러블 기기인 스마트워치를 구동하는데 성공했다.
류정호 교수는 "관련 기술에 대해 국내와 미국, 유럽, 일본, 중국에 특허권리를 확보했다"며 "지금까지 배터리를 사용해 동작시키던 무선 센서 네트워크를 배터리 없이 반영구적으로 구동할 수 있는 수준에 도달해 자율 독립전원으로 광범위한 활용이 기대된다"고 말했다.
특히 송전·수전·배전에 이르는 고압 전력 시스템의 구조 건전성을 진단하는 무선 센서 IoT 네트워크에는 이 기술에 기반한 자율 독립 전원을 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이에 따라 약 3천500억원 규모의 시장이 형성될 것으로 과기정통부는 전망했다.
또 수송기기, 스마트 건물, 전력 인프라등의 실시간 진단에도 이 기술이 쓰일 수 있다.
이 연구는 과기정통부 글로벌프런티어사업을 중심으로 창의형 융합연구사업과 재료연구소 주요사업의 지원을 함께 받아 수행됐으며, 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 학술지 '에너지 & 환경 과학(Energy & Environmental Science)'에 게재됐다.