국내 연구진이 체온을 전기에너지로 바꿔 줄 수 있는 에너지 소재를 개발했다. 특히 이번에 개발된 소자는 찢어지고 잡아당기고 모양을 바꿔도 기능이 사라지지 않아 웨어러블 기기에 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 국민대 응용화학부 공동연구팀은 자가 치유 능력과 자유롭게 휘고 늘릴 수 있는 신축성을 가지고 열에너지를 전기에너지로 바꿔주는 열전소재를 처음으로 합성하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 에너지 소재분야 국제학술지 ‘에너지와 환경 과학’에 실렸다.

열전 발전은 온도차에 따라 전류가 만들어지도록 하는 장치로 최근 스마트워치나 VR(가상현실) 안경 같은 웨어러블 전자기기들이 많아지면서 관심이 높아지고 있다. 열전소재는 유리처럼 딱딱한 무기물질을 사용해 만들어져 움직임에 따른 변형이나 외부 충격에 취약하다는 단점이 있다. 반면 유연하고 신축성이 좋은 유기물질로 만든 열전소재는 발전 효율이 낮다.

연구팀은 전도성 고분자와 전해질 고분자를 이용해 열전 변환성능이 높은 유기물 기반 열전소재를 개발했다. 또 고분자 물질이 결합해 3차원 그물 모양의 구조가 형성되도록 해 신축성이 높아져 찢어지거나 구부러지고 늘어나는 등의 파손과 변형에 강하다.또 기존 열전소재의 전기에너지 변환능력을 나타내는 열전성능지수는 0.3에 불과했지만 이번에 개발된 열전소재의 성능지수는 1.04이다. 신축성도 좋아 원래 크기나 길이보다 최대 7.5배까지 늘어날 수 있으며 반복적인 늘림과 찢어짐에도 열전성능이 그대로 유지하는 것으로 확인되기도 했다.

연구팀은 이번 열전 소재를 이용해 열전현상에 의해 전기를 충전과 방전할 수 있는 복합에너지 소자를 만들었다.

장성연 UNIST 교수는 “이번 소재는 높은 열전변환효율과 자가치유특성을 동시에 가지고 있다는 특징이 있다”며 “이번 소재를 활용하면 외부 전원 공급없이 웨어러블 자가전원을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr