체온 충전하고 자활되는 고성능 열전소재

웨어러블 기기의 혁신: 자가 치유 능력과 초고효율을 겸비한 열전 소재 개발

체온만으로 전자기기 구동, 열전 소재 상용화의 새 시대 열다


울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장성연 교수팀은 국민대학교 응용화학부 전주원 교수팀과 공동으로 사람의 피부처럼 스스로 회복되고 늘어나면서도 초고효율 열전성능을 지닌 소재를 개발했다. 이 소재는 기계적·전기적 오류와 문제에 대한 자가 치유 능력을 지녔으며 배터리 걱정 없이 인체의 열만으로 충전이 가능한 고성능 이온성 고분자 열전소재.

<이미지:AI image.antnews>


블루투스 이어폰, 스마트 워치와 같이 인체에 착용하는 전자기기는 액체 전해질이 적용된 리튬 이온 전지를 사용한다. 하지만 이러한 액체가 포함된 전지는 누액 등의 이유로 기기 설계가 제한되고, 외부 전원을 통한 충전에 의존해 한계가 명확하다. 이에 이온성 고분자 열전소재가 소재 특유의 유연성과 주변의 열에너지로 자가발전이 가능해 차세대 독립전원으로서 높은 기대를 받고 있다.하지만 열전소재는 기존의 리튬 이온 전지와 비교해 열에너지의 변환 성능이 낮아 상용화를 위해선 많은 개선이 필요하다. 또 아직까지 성능 개선을 위한 체계적인 과학적 분석조차 부족한 상황이다.


연구팀은 열전소재 분자 간의 강한 인력을 통해 찢어지거나 잘려도 이를 복구시킴으로써 기계적 성질과 전기적 성능을 유지하는 자가치유성 열전소재를 활용했다. 이어 기존 연구에서 다루지 못했던 이온성 열전소재의 열전기적 성능을 결정하는 변수들을 정밀 분석하고 최적화했다. 이를 바탕으로 초고효율 열전 변환 성능과 우수한 기계적 성질 및 자가 치유 능력을 갖춘 소재를 개발한 것이다.


연구팀은 소재 내부의 이온 열전효과를 열역학적으로 분석해 열에너지 변환 성능을 최적화했다. 이렇게 개발된 소재의 이온 열전 성능지수는 12.3으로 이전 최고기록보다 70% 이상 높은 성능을 기록했다. 자가 치유 능력과 함께 물리적 성질도 우수해 원래 길이의 10배 이상까지 늘일 수 있고 50회 이상 반복된 내구성 실험에서도 성능 손실 없이 기계적·전기적 특성을 유지했다.


더 나아가 개발된 소재를 이용해 이온 열전 슈퍼커패시터(축전기) 소자를 제조하고 여러 소자들을 직렬 연결해 출력을 증폭시킨 모듈까지 제조했다. 제작된 모듈은 매우 높은 전압 출력(0.37V/K)을 보여 개발된 열전소재가 실생활 속 여러 전자기기를 작동시키는 데 충분한 전압을 만들어 냈다. 이는 체온이 실온과 10도의 온도 차이만 낼 수 있다면, 기존 리튬이온 전지와 유사한 전압 출력(3.7V)을 낼 수 있음을 의미한다.


이 열전소재는 웨어러블 기기 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 장성연 에너지화학공학과 교수는 이번 연구는 기계적, 전기적 특성을 고려한 소재의 설계부터 모듈을 통한 상용화 실증까지 필요한 모든 과정을 제시했다향후 이온성 열전소재를 개발하는 많은 연구자들에게 길잡이가 되어줄 중요한 연구라고 강조했다.


해당 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.



작성 2026.03.18 08:41 수정 2026.03.18 08:41

RSS피드 기사제공처 : 개미신문 / 등록기자: 김태봉 무단 전재 및 재배포금지

해당기사의 문의는 기사제공처에게 문의

댓글 0개 (1/1 페이지)
댓글등록- 개인정보를 유출하는 글의 게시를 삼가주세요.
등록된 댓글이 없습니다.
[단독특가] 산지직송 국내산 맛있는 ... 13,400원
[단독특가] 산지직송 국내산 맛있는 못난이 완숙토마토, 1박스, 5kg
https://ads-partners.coupang.com/image1/9K3qmP7Fx2LwXvbl9D0nw0U4c1jLyVrn4JDFRoBChinT3ngY3_SkxLcPYylQh1Ymb88a8RXhzKKL5NFYbDl-nOjz6sklIBOEpmg9ot52Fa6BoYTqNZRXC72NvShChB28CR7KUgJOtD04puYe0KcJsfYFoRBgspW1Jb3Rsztc9j1HVEd_jpRPrp3FSsylCMRqzjLisKnuPJ8WEwyAb1rEd1Cp-e-wNr4H09c87pbbkbO1r8j4XapPCcOuCsL7WaG-wnawSpABmivMUczjA5cdSEOGBW5ansQs77BRnRzDuMaFQrnynYo4AqSOvw==
자세히보기
히카마365 개당 200~800g 크... 6,900원
히카마365 개당 200~800g 크기랜덤 히카마
https://ads-partners.coupang.com/image1/XdX0qdnkqZ_dDCoxXYqZoXfjYK2s_wEXWOHJd2Tamn9rCSsiHwa1pmx0wN3A6UGndFIkM1795SVVdbjL8cI1A6Qq-KIdxYShjZCSMPtVZ4npdcyLfDbtvxJY-TFAmFxuDHbi4X7427DiGMavud85BmBXJ__huZe4dkCJa_gTmi3UeITm5-8mwt9ddMEQymofKNanC0xgA5mdukgCCamWIuO8NdTFME-_VAx_B0ZgifnCy3Uo_a05IcgG8N2e0rKhGRZJ-40nGTKYut0AKx1t8vK1g6TaUc92ouo17bT7h-CveGppehPaGbaJ1_e2n2eZ7aRpWVsO
자세히보기
해남 달망 밤고구마, 5kg(한입),... 19,990원
해남 달망 밤고구마, 5kg(한입), 1박스
https://ads-partners.coupang.com/image1/hTPOVPlOxIuMcXAJhUwfTkckWSIXH-Twhj-fPrML_XaTLP1uQtcmwlVBMFQAKbBM_Ua1j7K9Rkm5INZ9PUzrvpaw_lf-OysoYclIXybfwMbFLIsVOFPbhZD0dl98Q6tpstxzEqAYKL5UXncvJmys_LnGo-gZMejrb_gfeJUviFeXiwaumXeJeoRpP7SlikkfbRpw0p-7CHqIeU6IxE4N5oK_LlSEzRKIHdKjZ3sAUC5mXSUiFnz_Bc-rnAHUBiFgZBc0XxhR593lNSGTxmPJBVPzFF2BOD7vw5x_pi8yegICkB5e_7CgQD8=
자세히보기
성주 꿀 참외 산지직송 고당도, 10... 17,900원
성주 꿀 참외 산지직송 고당도, 10kg(랜덤), 1개
https://ads-partners.coupang.com/image1/P7REgiLZ2FwHbePaP8IFoEsty7opEQTwU-kgLqVC_q92uggEsFrMi-cvFop3WrKY_BqbTO9nSsIJHdw2ZCNDkr3NA500E__SqqL_mieFPpOD2RRJsEtX05RHMz7EPbDh6WJ9cFGD6tiYWiJsExXPe002a1zWRdmB4kBhMV0IV5dl4yK0_f1Ne8AJfHhU4wfaywyuECQKMzLRXyStaHqXRel_Vq3TvhVpgej-gfQJx8Akh4eCn7HWQCV7Py4sWdojRyeQNURCSvzBxGi36pXIf-gzUPEEmRGzsWw2ziE2rZ7yuCZuVRZZ1oI=
자세히보기
국내산 울팜 특품 흙감자 제철 수미 ... 15,900원
국내산 울팜 특품 흙감자 제철 수미 햇 감자, 1개, 감자5kg(중)
https://ads-partners.coupang.com/image1/wL6S2O_9AMB53dvTwGixF8mYWAmApaS-cdx9yHeNS7NbD9jetgrDUYNhV8CSjEeceRtbBJAGfF2Mcvil3ebNSor9MrcOgsFiUXkwln9R-pRJLLmeq6n4fz33RbD1YV-srJtA4NqqgNUskgvwFHju2-hXgJCbLu4P9kNkyJImAdoja_5E_lCMypKwlCvabOjWPLY9CZrytn1QMWlKsi8H7X7pVq6859snce0BZwVXcA1QL8BY6zRMGpl7IxlASGPXfl9RX5c9moSUFQONwPNjTbgOneDKunUs507g1AV0SWLh07086jGOOzk=
자세히보기
국내산 26년 햇감자 수미 감자 10,900원
국내산 26년 햇감자 수미 감자
https://ads-partners.coupang.com/image1/vVXM7RIwfCLW361yvcL9stgQn8F14WYoI6z6sa8qycfqD1y3hHP5tmXueevzucZmkyZ3eRBWExBviuOixq_qfF4wHdgpY_3C4l41sSqFUtFJXpfVVh2Ik15O6lVU9C9xh2kbEjV1h2ceFaonSS3_zNR1wZZPHgQvacFENMCgb2c31_pXXiVUH3cmvBSVWx1e0zVnRP5UHBYqQP3Av2mquM9pOY_iYTqCuRboQJsGzHr6zp23uqQ8R0xDIvVe7l5MVa8tz53PC8m0mFOlSS8j-5BQhGgk1emRfsesBi1_xhldusyAeYvV8R_d08lYddvJv8T1_w==
자세히보기
갓 수확한 아삭한 파프리카 6,900원
갓 수확한 아삭한 파프리카
https://ads-partners.coupang.com/image1/nrVllyND0KJQsQSbnuxZZfGclgRl01fvsWnqYKNz2WQsQYkAzqa8ivu_K9oz1SXliOxQ_hofO6613Idf_hhsFFiyQgqjynnSCBu-7F9Ryzjvbexg-SLvT2EwTJ9l_Rnt3ahsvqxtlOrPbVyXjRF9p4U-7qxJKZ0nE5lLEgC5nADINqUX83fxran66V8ZURfYg3KHsJlmKuc4DiEkqlOrVN8GdOB7BSfshpj8rAN85wa2WwbT8M1pSPTcXXkiKmyq4x5uHg5r5eOKC9wt4qPhf6TQ5jD0ePG5kek82pJmmLksMk8vlAaPTau2fFds1eW-QUyXCEmO
자세히보기
국내산 강원도 수미 감자 햇감자 10,210원
국내산 강원도 수미 감자 햇감자
https://ads-partners.coupang.com/image1/rrzixRpsSiJHq71Wrmm0owCbtpz6rw3lT3W-FoWdK9d9xtedW3vhH3LCphlKcnqIuDP8cdtCOZrp2lS9zWxK4cGSg0dAQCoS-ypMyTRJrlepqPs463xuTnfytORQpWX6shzS3UATfSYWBsI8GBGEVhrL_-2WcGelYtDYCPOjabDxAI2xU1z3DOqN44qLVZdQAk61D9LKyGtCNmGNkkZ0rXiqz5g6y8dmEhEcm9pPjeFuHhQkQicOHoC1mjq8DVLS9qoXlD3w9G032E-5N7hbC_96l30sLqWX8vozs1iNnDug-YtlB3uADVXjmRulG_agElgZ-Qo=
자세히보기
이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다.