- 과학향기 Story
- 에피소드
에피소드
배터리 충전, 체온으로도 가능해진다!
<KISTI의 과학향기> 제3878호 2023년 07월 31일온도 차이로 발생하는 열에너지만 사용해 이차전지를 충전할 수 있는 시스템이 나왔다. 이 시스템은 차세대 웨어러블 이차전지 개발에 이바지할 것으로 기대된다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이현욱·서동화 교수 연구팀은 싱가폴 난양공대 이석우 교수 연구팀과 함께 TREC(Thermally regenerative electrochemical cycle·열전 이차전지) 시스템의 에너지 변환 효율을 높이는 핵심 인자를 찾아냈다. 더 나아가 섭씨 100도 이하의 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지만으로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템도 개발했다.
TREC는 현재 널리 사용되고 이차전지와 동일한 구조를 가진 에너지 변환 시스템으로, 온도에 따라 변하는 전압의 크기를 활용해 서로 다른 온도계수를 가진 전극 소재로 이차전지를 구성한다. 외부 온도의 변화로 발생한 열에너지를 이차전지 내부의 전기 화학 에너지로 변환시키는 것이다. TREC을 활용하면 인간의 체온 차이나 하루 일교차로도 소량의 에너지를 충전할 수 있다.
연구팀은 TREC 기술을 극대화할 수 있는 방법을 연구했다. 양극 소재 내부의 물질 구조가 어떤 영향을 미치는지 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결과를 확인한 뒤, 동일한 성분의 전해질을 가진 TREC 시스템 중 가장 효율이 높은 시스템을 디자인했다. 그 결과, 연구팀은 소재가 갖는 물 분자 수가 적을수록 양극 소재 구조의 대칭성이 증가해 물 분자 근처의 전이 금속과 리간드의 결합이 강화되는 것을 확인했다. 이런 구조적인 변화는 엔트로피의 변화를 일으켜 TREC 시스템의 효율성을 높였다.
논문 제1저자인 최아름 연구원은 “이번 연구를 통해 TREC에 사용되는 소재 자체의 특성이 TREC의 에너지 전환 효율에 큰 영향을 준다는 것을 밝혀냈다”며 “앞으로 TREC 연구가 나아갈 새로운 방향을 제시하는 의미가 있는 연구”라고 설명했다.
이현욱 에너지화학공학과 교수는 “사물인터넷의 발전으로 웨어러블 이차전지 개발이 이슈가 되고 있는데, 이 웨어러블 전지의 경우 일반 도선으로 충전하는데 한계가 있다”며 “인체 부착형 전지의 개발을 위해 TREC 시스템 같은 새로운 충전 방법이 발견되고, 새로운 응용처에 맞는 적합한 차세대전지의 개발 및 연구가 더욱 진행될 필요가 있다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)에 게재됐다.
![KISTI의 과학향기](/design/theme/scent/img/view_search_logo.png)
추천 콘텐츠
인기 에피소드
-
- 질문에만 답해도 꿀잠 여부 예측해주는 알고리즘 개발
- 김재경 KAIST 수리과학과 교수와 주은연‧최수정 삼성서울병원 교수, 김지현 이화여대 서울병원 교수팀이 번거로운 검사 없이도 수면 질환 위험도를 예측하는 알고리즘 ‘슬립스(SLEEPS‧SimpLe quEstionnairE Predicting Sleep disorders)’를 개발하고 공개했다. 수면은 정신적‧신체적 건강에 주요한 영향을 미친다. 성인 ...
-
- 전자기기와 친한 어르신, 우울증은 낮게, 인지기능은 높게 나온다
- 스마트폰, 키오스크 같은 전자기기와 친한 고령자들은 우울증 증상이 낮고 인지기능이 높다는 연구 결과가 나왔다. 노현웅 아주대병원 정신건강의학과 교수팀은 평균 73세 고령자 7,988명을 대상으로 한 2020년 노인실태조사 자료를 활용해 고령자들의 디지털 문해력이 좋을수록 우울감을 줄이고, 인지기능을 높일 수 있다는 것을 발견했다. 연구팀은 디지털 ...
-
- 초음파로 오래 가는 생체 이식 전자기기 개발
- 박성민 포항공과대학교(POSTECH) 융합대학원 교수팀이 배터리 대신 초음파로 작동하는 생체 이식 전자기기를 개발했다. 심장이나 뇌 등 몸속에 이식하는 전자기기는 생리 신호를 실시간으로 측정하고 조절해, 파킨슨병 같은 난치병 치료의 새로운 해결책으로 떠오르고 있다. 하지만 한 번 이식한 전자기기는 기술적 한계 때문에 영구적으로 사용하기 어렵다. 연...