류정호 교수 연구팀, 자기장 노이즈 전기에너지 변환기술 개발
mW 이상 직류 전원 발생, 자율 독립전원 광범위한 활용 기대

인체에 유해한 것으로 인식됐던 자기장 노이즈를 전기에너지로 변환하는 기술이 개발됐다.

과학기술정보통신부에 따르면 영남대 류정호 교수 연구팀은 최근 이 같은 변환기술을 개발했으며, 이는 4차 산업혁명 핵심기술인 사물인터넷(IoT) 무선센서 네트워크의 자율 독립전원으로 상용화가 가능한 수준이라고 밝혔다.

자기장 노이즈는 전력선, 전자기기 등에서 발생하는 불필요한 전자기 신호를 뜻한다.

자율 독립전원으로 상용화할 수 있다는 것은 자체적으로 전기에너지를 발생시켜 배터리 교체과정 없이 반영구적으로 사용할 수 있다는 것이다.

구체적으로 연구팀은 미세한 자기장 변화에 따라 늘어나거나 줄어드는 금속소재(자왜금속소재(Ga-Fe 합금))와 변형이 생기면 전기에너지를 발생시키는 압전소재를 결합, 일상의 자기장 변화를 전기에너지로 변환하는 기술을 개발하는데 성공했다.

압전소재와 자왜금속소재의 결정방향에 따라 특성이 달라지는 원리를 활용해 자기장에 가장 민감하게 반응하는 결정방향으로 두 소재를 제작한 뒤, 이 두 소재를 하이브리드 인터페이스 결합기술로 에너지 변환 소자를 설계했다.

이를 통해 IoT 무선 센서를 배터리 없이 지속적으로 구동할 수 있는 mW 이상의 직류 전력을 발생시키는데 성공했다.

이번 연구는 과기정통부 글로벌프런티어사업을 중심으로, 창의형 융합연구사업, 재료연구소 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

하이브리드 인터페이스 기반 미래소재연구단 김광호 단장과 영남대 류정호 교수는 “관련 기술에 대해 국내, 미국, 유럽, 일본, 중국에서 특허권리를 확보했다”며 “지금까지 배터리를 사용해서 동작시키던 무선 센서 네트워크를 배터리 없이 반영구적으로 구동할 수 있는 수준에 도달했기 때문에, 미래 4차 산업용 무선 센서 네트워크의 자율 독립전원으로 광범위한 활용이 기대된다”고 설명했다.

이 연구결과는 에너지 환경 분야 학술지인 ‘Energy & Environmental Science’의 4월호 전면 표지논문으로 게재됐다.