– 웨어러블 전자기기 활용 가능한 차세대 신축성 열전소재 구현 –

바카라사이트 첨단바이오소재학과 조충연 교수 연구팀 소속 임석훈(사진) 학생이 신축성을 갖춘 고성능 열전소재 개발에 성공했다.

임석훈(탄소융합공학과 4년) 학생이 제1저자로 참여한 이번 연구 ‘시너지 효과를 내는 엘라스토머 접합 네트워크를 통해 구현되는 고성능 신축성 열전 다층 구조’는 국제학술지 ‘Journal of Materials Chemistry C’ 최신호에 게재됐다.

연구팀은 전도성 고분자 전해질과 탄소나노튜브, 수용성 고분자를 활용해 다층박막적층(layer-by-layer) 방식의 신축성 열전 복합소재를 개발했으며, 특히 전도성 고분자인 PPyNPs를 합성해 에너지 필터링 효과를 구현하고, CNT와 PEO, PAA 기반 탄성층을 결합해 30% 이상의 신축성을 확보했다.

또한 나노공정 기술을 통해 전기전도성을 유지하면서도 지벡계수(Seebeck coefficient)를 향상시켜 높은 열전 파워팩터(power factor)를 갖는 신축성 열전 소재 구현에 성공했다.

개발된 소재는 30% 인장(strain) 조건에서도 초기 성능의 88%를 유지하는 것으로 확인됐으며, 이는 향후 웨어러블 전자기기 분야에서 인체의 움직임에 유연하게 대응하면서 기계적 순응성을 갖춘 전력 공급원으로서의 활용 가능성을 보여준다.

특히 체온과 외부 환경의 온도차를 이용해 전기를 생산해 별도의 배터리 없이 웨어러블 전자기기의 전력원으로 활용될 수 있으며, 스마트워치, 헬스케어 센서, 스마트 의류 등 인체 밀착형 전자기기에 적용될 경우 지속적인 전력 공급이 가능하고, 인체 움직임에도 성능을 유지해 자가발전형 웨어러블 디바이스와 IoT 센서 분야에서의 활용도 기대된다.

임석훈 학생을 지도한 조충연 교수는 “이번 연구는 기존 열전 소재의 물리적 한계를 극복한 고성능 신축성 열전소재 개발 성과”라며 “웨어러블 전자기기 전원 기술 발전에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.