- 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.
추천 콘텐츠
인기 에피소드
-
- 망막의 모든 영역을 2.3초 안에 이미징하는 기술
- 2.3초 안에 망막의 모든 영역을 3차원으로 이미징할 수 있는 기술이 나왔다. KAIST 기계공학과/KI헬스사이언스연구소 오왕열 교수 연구팀이 세계 최초로 사람 망막의 넓은 영역에서 초점 위치뿐만이 아니라 초점에서 벗어난 위치에서도 세포 수준 고해상도 이미징이 가능한 기술을 개발했다. 망막은 안구의 렌즈를 통해 이미징해야 하기 때문에 안구 렌즈의 ...
-
- 누에 단백질로 안전하고 친환경적인 인공 심장판막 개발
- 정세용 세브란스병원 소아심장과 교수와 홍진기 연세대 화공생명공학과 교수 공동 연구팀이 누에나방의 유충인 누에가 만들어 내는 천연 단백질로 기존보다 내구성을 높인 심장판막질환용 인공 판막을 만드는 기술을 제시했다. 이는 심장판막질환 환자의 안정성과 편의성을 높이는 동시에 친환경적인 효과도 기대된다. 심장판막 4개는 열리고 닫히면서 혈류의 흐름을 조절...
-
- 수많은 마이크로 LED 칩 중 원하는 색깔만 전사해주는 기술 개발
- 이건재 KAIST 신소재공학과 교수팀이 대량의 마이크로 LED 칩 중, 색깔별로 원하는 칩만 선택해 전사할 수 있는 기술을 개발했다. 마이크로 LED는 기존 OLED보다 전기적·광학적 특성이 우수하며, 머리카락 두께인 100μm(마이크로미터) 이하 크기의 무기물 LED 칩을 활용하는 차세대 디스플레이용 광원이다. 마이크로 LED를 상용화하려면 성장...