울산과학기술원(UNIST·유니스트)은 최경진(48) 신소재공학부 교수팀이 ‘웨어러블 태양광-열전 발전기’를 개발했다고 21일 밝혔다.
UNIST 신소재공학부 최경진 교수팀 개발
체온과 대기 온도 차로 전기 만들어내는 장치
햇빛을 열로 바꾸는 광흡수체 이용, 온도 차 키워
기존 웨어러블 열전 발전기보다 전력 출력 높아
실용화 어려운 단계지만 전력 양 늘리는 연구 지속
‘웨어러블 태양광-열전 발전기’를 개발한 최경진(왼쪽) 유니스트 신소재공학부 교수와 정연수 연구원. [사진 울산과학기술원]
웨어러블 태양광-열전 발전기를 만드는 과정은 이렇다. 열 내구성이 뛰어난 소재인 폴리이미드로 만든 유연한 필름 가운데 광흡수체를 얇게 쌓아 올려 기판을 만든다. 이 부분은 태양 빛을 흡수해 열을 만들기 때문에 온도가 높고 나머지 부분은 온도가 낮다. 이 온도 차가 최대 20.9도까지 날 수 있다는 얘기다.
그런 다음 광흡수체 좌우에 열전 레그 10쌍을 그린다. 열전 레그는 막대 모양의 반도체로 양 끝에 온도 차를 주면 전류가 흐른다. 열전 레그는 열전 잉크로 그리는데 이 물질은 온도 차를 전기 에너지로 바꾸는 열전 재료인 비스무스 텔루라이트를 잉크 형태로 만든 것이다. [위 동영상 참조] 이렇게 만든 웨어러블 태양광-열전 발전기는 햇빛에 노출되면 4.44마이크로와트의 출력 전력을 생산한다.
‘웨어러블 태양광-열전 발전기’의 모습. 유연한 필름 위에 광흡수체를 쌓고 열전 잉크로 반도체를 그려 만들었다. 옷, 창문, 건물 외벽 같은 햇빛에 노출된 표면에 쉽게 붙일 수 있다. [사진 울산과학기술원]
하지만 실용화하기에는 전력 출력이 낮다. 정연수(24) 유니스트 신소재공학부 연구원은 “아직 다른 웨어러블 열전 발전기들도 상용화하기는 어려운 단계”라며 “상용화를 위해 열전 성능이 더 좋은 열전 재료를 이용하거나 열전 레그 수를 늘리고 온도 차를 더 크게 하는 연구를 계속할 계획”이라고 말했다. 이번에 개발한 발전기에서 생산된 4.44마이크로와트의 250배 정도인 1미리와트가 작은 발광다이오드(LED) 전구를 한 개 켤 수 있는 정도의 전력 양이다.
울산=최은경 기자 chin1chuk@joongang.co.kr