KPI뉴스 - UNIST "체온만으로 이차전지 충전할 수 있는 방법 찾았다"

  • 맑음양평32.3℃
  • 맑음완도34.0℃
  • 구름많음봉화29.3℃
  • 맑음울릉도30.0℃
  • 맑음영광군31.3℃
  • 맑음영천33.7℃
  • 맑음전주34.3℃
  • 맑음순천33.3℃
  • 구름많음충주30.3℃
  • 구름많음서산27.7℃
  • 맑음광양시35.2℃
  • 맑음고창군32.4℃
  • 맑음성산31.2℃
  • 맑음청송군31.9℃
  • 맑음영덕31.0℃
  • 맑음부산32.5℃
  • 맑음장수31.7℃
  • 맑음통영33.1℃
  • 맑음거창35.7℃
  • 맑음고산30.4℃
  • 맑음금산33.4℃
  • 맑음영월30.3℃
  • 구름많음서울32.2℃
  • 맑음정선군
  • 맑음대구35.0℃
  • 맑음보령32.3℃
  • 맑음고창32.1℃
  • 맑음의성32.8℃
  • 맑음진도군32.3℃
  • 맑음진주35.1℃
  • 맑음김해시33.8℃
  • 맑음제주31.6℃
  • 맑음목포31.5℃
  • 구름많음영주29.1℃
  • 맑음군산31.5℃
  • 맑음흑산도31.6℃
  • 맑음북춘천31.6℃
  • 맑음안동31.6℃
  • 구름많음수원32.3℃
  • 맑음거제32.4℃
  • 맑음남원33.9℃
  • 맑음동두천32.2℃
  • 맑음문경31.1℃
  • 맑음북창원35.4℃
  • 맑음창원34.1℃
  • 맑음산청34.7℃
  • 맑음서귀포33.3℃
  • 맑음순창군34.1℃
  • 맑음임실33.3℃
  • 맑음속초29.2℃
  • 맑음서청주30.7℃
  • 맑음철원30.8℃
  • 맑음부여32.6℃
  • 맑음강진군33.9℃
  • 맑음울산32.7℃
  • 구름많음이천30.2℃
  • 맑음장흥32.1℃
  • 맑음함양군35.5℃
  • 맑음여수33.6℃
  • 맑음정읍32.1℃
  • 맑음추풍령32.0℃
  • 맑음부안32.3℃
  • 구름많음천안30.5℃
  • 맑음대관령28.8℃
  • 맑음백령도28.9℃
  • 맑음세종32.2℃
  • 맑음청주32.3℃
  • 맑음포항33.7℃
  • 맑음강화29.4℃
  • 맑음인천31.1℃
  • 맑음제천27.8℃
  • 맑음북부산34.8℃
  • 맑음의령군34.8℃
  • 구름많음원주30.9℃
  • 맑음보성군33.7℃
  • 맑음보은30.7℃
  • 맑음고흥35.5℃
  • 맑음인제31.7℃
  • 구름많음울진29.4℃
  • 맑음밀양35.0℃
  • 맑음춘천33.0℃
  • 맑음구미35.2℃
  • 구름많음홍성31.3℃
  • 맑음해남34.4℃
  • 맑음강릉32.3℃
  • 구름많음태백28.5℃
  • 맑음남해33.1℃
  • 맑음광주33.7℃
  • 맑음동해30.4℃
  • 맑음홍천31.9℃
  • 맑음상주32.5℃
  • 맑음파주31.4℃
  • 맑음북강릉29.8℃
  • 맑음경주시35.6℃
  • 맑음대전32.5℃
  • 맑음양산시35.6℃
  • 맑음합천34.9℃

UNIST "체온만으로 이차전지 충전할 수 있는 방법 찾았다"

최재호 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2023-07-27 08:20:28
이현욱 교수팀, 적은 온도 차이로 충전시스템 개발
웨어러블 전지 개발 '청신호'…국제학술지에 게재
온도 차이로 발생하는 열에너지를 이차전지에 활용할 수 있는 방법이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 차세대 웨어러블 이차전지 개발에 한발 다가설 수 있을 것으로 기대된다.

▲ 왼쪽부터 이현욱 교수, 제 1저자 최아름·송유엽 연구원 [울산과학기술원 제공]

UNIST(유니스트)는 에너지화학공학과 이현욱·서동화 교수팀이 싱가폴 난양공대 이석우 교수팀과 함께 TREC 시스템의 에너지 변환 효율을 높이는 핵심 인자를 밝혀냈다고 27일 밝혔다. 100도 이하의 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지만으로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템 또한 개발했다.

TREC(Thermally regenerative electrochemical cycle, 열전 이차전지)은 현재 널리 사용되고 이차전지와 동일한 구조를 가진 에너지 변환 시스템이다. 온도에 따라 변하는 전압의 크기를 활용해 서로 다른 온도계수를 가진 전극 소재로 이차전지를 구성한다. 외부 온도 변화로 발생 된 열에너지를 이차전지 내부의 전기화학 에너지로 변환시킨다. TREC을 활용하면 체온이나 낮과 밤 온도 차이로도 소량의 에너지를 충전할 수 있다.

연구팀은 다양한 방식으로 TREC을 활용하고자 에너지 변환 효율 향상법을 연구했다. 양극 소재 내부의 물질 구조가 어떤 영향을 미치는지 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결과를 확인했다. 동일한 성분의 전해질을 가진 TREC 시스템 중 가장 효율이 높은 시스템을 디자인해 다양한 온도 조건에서 성공적으로 구동됨을 확인했다.

소재가 갖는 물 분자 수가 적을수록 양극 소재 구조의 대칭성이 증가해 물 분자 근처의 전이 금속과 리간드의 결합이 강화되는 것을 확인했다. 이러한 구조적 변화는 큰 진동에너지를 가진 A1g 진동모드를 활성화하고 이에 따라 구조 진동 엔트로피가 커지게 되는 것을 밝혔다. 엔트로피 변화는 온도계수의 크기와 밀접한 관계가 있으므로 결과적으로 TREC 시스템의 효율을 향상할 수 있었다.

제 1저자 최아름 에너지화학공학과 연구원은 "본 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 전했다.

이번 연구는 울산과학기술원 미래 선도형 특성화 사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연계 신진후속 사업의 지원으로 수행됐다. 이번 연구 결과는 에너지·재료 분야 국제학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)에 7월 3일 자로 온라인 게재됐다.

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]