공지사항

물의 움직임 정보로 전력 생산과 환경 모니터링 동시에 진행 가능

최재혁 UNIST 교수․최원준 고려대 교수팀, Nano Energy 논문 게재

 

외부에서 전원을 공급하지 않아도 주변 환경을 지속적으로 감시할 수 있는 ‘센서 시스템’이 개발됐다. 사물인터넷(IoT) 시스템에 큰 걸림돌로 여겨졌던 배터리 교체 문제를 해결할 가능성이 제시됐다.

최재혁 UNIST 전기전자컴퓨터공학부 교수팀과 최원준 고려대 기계공학부 교수팀은 ‘배터리 없이 지속적으로 환경변화 양상을 실시간 관측, 분석, 표시할 수 있는 차세대 센서 플랫폼’을 개발했다. 센서 플랫폼은 다양한 센서를 작동시키는 데 널리 적용할 수 있는 하드웨어 장치를 말한다

▲물방울의 움직임을 분석하는 Self-sustaining 센서 플랫폼의 구성도: 물방울이 흐르거나 반복적으로 압축될 때 물과 물이 닿는 물질 사이의 접촉 면적은 주기적으로 변하게 된다. 이때 마찰에 의한 분극이 발생하면서 전기 에너지가 발생한다. 이렇게 생성된 전기를 이용하여 구동되는 CMOS 반도체회로는, 물에 의한 전기 에너지 생성의 양상을 실시간으로 관측하여 물방울이 접촉하는 표면면적의 변화량과 변화의 주기에 대한 정보를 지속적으로 추출할 수 있다. 생성된 전기 에너지는 CMOS 회로로 정류돼 전기 회로를 구동할 뿐 아니라, 외부에 신호를 보내는 6개의 LED용 전원으로 활용된다. LED들은 on/off 상태로 물의 움직임 정보를 전달해준다.

 

기존 환경 센서들은 외부에서 전력을 공급하거나 배터리를 사용하기 때문에, 반영구적인 모니터링에 한계가 있었다. 이번 시스템은 환경 센서의 동력원을 ‘에너지 수확 기술’로 해결했다. 에너지 수확 기술은 물이나 공기, 압력, 열 등의 환경 변화를 이용해 전기를 발생시키는 기술이다.

최재혁 교수는 “수많은 센서에 유선으로 전력을 공급하거나 배터리를 주기적으로 교체하는 것은 현실적으로 불가능하다”며 “본 연구에서 개발된 반도체회로는 여러 가지 기능을 동시에 수행할 수 있는 시스템 형태로 설계되어, 환경 변화에서 에너지를 얻는 동시에 신호를 분석하고 표시할 수 있다”고 설명했다.