피부에 붙여 쓰는 웨어러블 기기 전원 기대…8000시간 이상 사용 가능성 확인
공기 중의 수분을 이용해 전기를 만드는 초박막 배터리를 국내 연구진이 개발했다. 종이처럼 얇고 피부에 붙여 사용할 수 있는 형태여서 웨어러블 건강관리 기기와 전자피부 등에 활용될 것으로 기대된다.
아주대학교(총장 최기주)는 박성준 교수(전자공학과·지능형반도체공학과) 연구팀이 충남대, 광주과학기술원(GIST)과 공동으로 공기 중 수분을 활용하는 초박막 알루미늄-공기 전지를 개발했다고 7일 밝혔다.
알루미늄-공기 전지는 알루미늄과 공기 중 산소의 반응으로 전기를 만드는 배터리다. 화재 위험이 낮고 많은 에너지를 저장할 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있다. 다만 전지를 얇게 만들면 내부 수분이 쉽게 마르고 알루미늄이 부식돼 성능이 떨어지는 것이 한계였다.
연구팀은 공기 중 수분을 스스로 흡수하는 새로운 하이드로젤 전해질을 개발해 이 문제를 해결했다. 이 전해질은 수분을 계속 보충하면서도 알루미늄 부식을 줄여 얇은 전지에서도 안정적으로 전기를 생산할 수 있도록 돕는다.
이를 적용해 연구팀은 두께가 0.2밀리미터(mm)도 되지 않는 피부 부착형 배터리를 구현했다. 또 다 쓴 알루미늄만 새것으로 교체하는 방식으로 1000차례 반복 사용한 뒤에도 안정적인 성능을 유지했으며, 8000시간 이상 사용할 가능성도 확인했다.
연구팀은 이 배터리를 생체신호 측정 센서와 연결해 심전도와 근전도 신호를 안정적으로 측정하는 데도 성공했다. 별도의 무거운 배터리 없이 장시간 사용할 수 있어 웨어러블 건강관리 기기와 전자피부, 피부 부착형 의료기기 등에 활용될 것으로 기대된다.
박성준 교수는 “공기 중 수분을 이용해 전지가 마르는 문제와 알루미늄 부식 문제를 동시에 해결한 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “앞으로 생산 기술을 고도화하면 장시간 사용할 수 있는 차세대 웨어러블 전원으로 활용 범위를 넓힐 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 에너지·소재 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ 7월 온라인판에 게재됐다.
댓글
0