영남대 신소재공학부 류정호(46) 교수 연구팀이 ‘에너지 하베스팅(Energy Harvesting)’ 효율을 대폭 향상시킨 신기술을 개발했다.
‘에너지 하베스팅(Energy Harvesting)’은 버려지는 에너지를 수집해 전기 에너지로 변환하는 기술로, 최근 신재생 에너지의 원천 기술로 각광받고 있다. 류 교수 연구팀은 최근 자기장 노이즈를 활용해 저전력 전자기기나 사물인터넷 센서 네크워크를 구동할 수 있는 에너지 하베스팅 기술을 개발했다.
지난해 봄 강원도에서 발생한 대형 산불의 경우 고압 송전선로에서 발생한 전기 스파크가 원인으로 추정된다. 실시간 점검 및 감시가 이루어진다면 충분히 막을 수 있었던 사고다. 송전선로의 안전성 진단에 무선 센서 네트워크를 이용한 실시간 감시 기술이 주목받는 이유다. 이번에 류 교수 연구팀이 개발한 기술이 그 해결책이 될 수 있다.
연구팀은 “지난 2015년부터 자기-전기 결합 스마트 복합재료의 원천 소재 기술부터 구조 안전성 진단용 자율 전원 응용 기술을 연구개발 중이다. 현재까지 개발된 기술은 국내 특허를 비롯해 미국, 일본, 중국, 유럽에서 원천 특허를 순차적으로 등록해 기술력을 확보했다”면서 “추가 연구를 통해 빛을 모아주는 렌즈처럼 자기장을 모아주는 자기장 렌즈 기술을 개발했다. 흩어지는 자기장을 에너지 하베스팅 소자에 집중될 수 있는 기술이다. 이번에 개발된 기술로 연구팀이 기존에 보유한 하베스팅 소자의 발전 출력을 3배 가량 높일 수 있다는 것을 연구를 통해 확인했다”고 연구 성과를 밝혔다.
연구팀은 한국전력공사 전력연구원과 공동 연구를 진행해 자기장 렌즈 기술을 실제 변전 설비에 장착하여 구조진단 무선센서 구동 테스트를 마쳤으며 국내 특허를 출원한 상태다. 류 교수팀의 연구 성과는 에너지분야 세계적 학술지 <에너지및환경과학>(Energy & Environmental Science, 영향력지수(IF) 30.289) 최신호(2020년 11월)와 지난 2월 <어드밴스드 에너지 머티리얼즈>(Advanced Energy Materials, IF 25.245)에 잇달아 게재됐다.
류 교수는 “현재 기술 수준은 일상에서 노출되는 자기장 노이즈를 에너지 하베스팅을 통해 저전력 전자기기나 사물인터넷 센서 네트워크 등을 구동할 수 있는 수준이다. 후속 연구를 통해 변전소, 송전 시스템, 배전 시스템 등의 구조진단 무선센서 구동에 적용할 수 있도록 발전 효율을 높이는 연구와 무선센서, 전력관리회로, 에너지 하베스팅 소자를 일체화한 모듈 개발을 진행할 계획이다”고 앞으로의 연구계획을 밝히며 “이 기술을 심화 발전시키면 4차 산업의 핵심기술 중 하나인 소형 드론 등 무인 항공기의 체공 시간을 늘려줄 수 있는 보조 전력 공급원으로도 발전할 수 있을 것”이라고 기대했다.
한국재료연구원 윤운하 박사, 부경대학교 황건태 교수, 인하대학교 정대용 교수 연구팀과 공동 진행한 이번 연구는 한국연구재단 글로벌프론티어사업과 중견연구자지원사업, 국가과학기술연구회의 창의형융합연구사업 지원으로 수행됐다.