세상을 바꿀 10대 기술

‘세상을 바꿀 10대 기술’

 

ETRI IT 어린이기자단 4기 이형민(대전느리울초 6)

 

영예의 그랑프리 대상 

한국 KAIST 조병진 교수팀

‘입고만 있어도 온도 차이를 이용해

전력 생산 하는 의류'

 

KAIST 전기 및 전자공학과 조병진 교수 연구팀이 개발한 '웨어러블(Wearable) 발전소자(체온 전력 생산기술)'가 유네스코가 선정한 '세상을 바꿀 10대 기술' 대상에 올랐다. 사진은 조 교수 연구팀이 개발한 웨어러블 발전소자를 시연하는 모습. (KAIST 제공)

 

 

'웨어러블 발전소자' 개발한 조병진 KAIST 교수

 

국내연구진이 유리섬유를 이용하는 새로운 열전소자를 개발, 인체에서 발생하는 열로 전력을 생산함으로써 배터리 걱정 없이 웨어러블 전자기기를 이용할 수 있게 될 전망이다.

  

1. 웨어러블 전자기기

인체에 부착하거나 입을 수 있는 형태의 모바일 전자기기를 뜻하는 웨어러블 전자기기는 스마트 폰 대중화 바람을 타고 전자기기 분야에 일대 혁신을 불러오고 있다. 구글, 모토로라, 삼성, LG전자 등 유수의 회사들이 웨어러블 기기 개발에 열을 올리고 있지만 전자기기 작동을 위해 배터리를 자주 교체 하거나 크고 무거운 배터리를 가지고 다녀야하는 등 전력공급 문제로 상용화가 어려운 실정이었다.  

 

2. 유리섬유 열전소자

조 교수팀은 기존 배터리의 한계로 지적됐던 세라믹 기판 소자의 단단함, 낮은 에너지변환효율 등의 문제를 해결하기 위해 유리섬유상에 열전소자를 최초로 구현했다. 이를 통해 소자의 중량문제, 낮은 에너지 변환효율 문제를 획기적으로 개선함은 물론 입을 수 있는 고출력 유연 열전소자 제작에 성공했다.  

열전소자는 열에너지를 전기에너지로 전환해주는 소자다. 기존의 상용 열전소자는 세라믹 기판을 이용해 단단하고 휘어지지 않았다. 또 무게가 무겁고, 낮은 에너지 효율로 인해 웨어러블 전자기기에 활용하기에는 부족한 면이 있었다.

  

연구팀은 먼저 상온용 열전 소자에서 가장 광범위하게 쓰이는 물질인 Bi2Te3 (p-type), Sb2Te3 (n-type) 등의 열전물질을 파우더 형태에서부터 시작해 특수한 용매 등을 섞어서 페이스트(paste)화 했다. 이후, 스크린프린팅 기술을 이용하여 유리섬유 위에 열전후막(thermoelectric thick film)을 형성했다.

여기서 연구팀은 기존 상용소자에 쓰이고 있던 부피가 큰 기판과는 달리 지지대 역할을 하는 유리섬유를 열전후막 중간에 삽입하는 새로운 공정기술을 개발했다. 그 결과 일반적으로 지지대가 열전 물질과 열원 사이에 존재함으로써 발생하는 열에너지 손실을 대폭 줄이고, 에너지 변환효율을 높이는 동시에 소자의 유연성을 유지할 수 있었다.

 

3. 개발된 열전소자의 장점

개발된 열전소자는 무게가 가볍고, 전력생산 효율도 높아서 같은 무게의 기존 세라믹 기판 소자에 비해 14배 정도의 전력생산 능력을 가지고 있다.

팔에 두를 수 있는 가로 세로 각 10cm 의 밴드형태로 제작할 경우 외부 기온이 20도 일 때 약 40mW의 전력이 생산할 수 있다. 이는 웬만한 반도체 칩들을 구동할 수 있는 양이다. 또 상의 전체에 해당하는 면적인 50cm x 100cm로 제작할 경우 약 2W 전력이 생산돼 핸드폰 사용도 가능하다.

조병진 교수는 "기존 상용소자와는 달리 대면적 소자제작이 쉬워 대량생산에 큰 장점이 있어 웨어러블 전자기기의 핵심 전력공급원으로 널리 사용될 가능성이 매우 높다. 또 웨어러블 전자기기 뿐만 아니라 자동차, 공장, 항공기, 선박 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에 적용할 수 있다"고 설명했다.

 

전기를 생산하는 방법이 옷을 입고 옷의 안감과 겉감의 온도차에 의해 전기가 만들어 진다고 하니 신기했다. 스마트 기능이 있는 옷이 있었으면 좋겠다는 생각을 했었는데, 환경을 파괴하지 않는 자연적인 전기 생산을 하는 옷이 개발되어 좋다. 하지만, 생산된 전기로 스마트 폰을 충전 할 수 있다고 하는데, 어떤 방법으로 충전하는지 궁금하다. 안전하고 건강한 전자기기가 개발되었으면 좋겠는데, 몸 위에 입혀져 있는 옷과 연결되어 충전된다면 전자파의 위험이 있지 않을까 걱정이다.

과학 기술의 힘은 정말 대단하다. 상상한 것들이 현실로 만들어 진다니 놀랍다. 앞으로 어떤 기술로 무엇이 만들어 질지 궁금하다.

 

출처

지나라 기자 2014.04.07 / nara@hellodd.com

연합뉴스 2015.02.04.

2015년 1월 30일 MBC뉴스 전동혁 기자

YTN사이언스

http://blog.naver.com/jklcompany21?Redirect=Log&logNo=220268582398

http://blog.naver.com/sssumkyung?Redirect=Log&logNo=220268874705 

 

 

중국 바이두

‘젓가락 끝에 달린 센서가

음식의 부패나 온도·산도 측정’

 

2014년 9월 3일, 바이두 세계대회에서 ‘바이두 콰이소우(휴대용 식별 탐지기)’ 1.0버전이 공개되었다. 곧, 생산에 들어갈 것으로 알려진 ‘바이두 콰이소우’는 식용유의 품질과 물의 ph농도까지 측정해 낼 수 있다고 한다.

2014년 4월 1일, 바이두는 2년간 개발한 ‘바이두 콰이소우’에 대한 영상을 공개한 바 있다. ‘콰이소우’의 성능은 주로 식재로 원산지를 파악하는 기능에 초점을 두었고, 컴퓨터와 무선으로 연결한 뒤 식자재에 접촉한 시키면 기기의 모니터를 통해 영양성분, 보존기한, 함께 먹으면 되는 음식, 칼로리 등 식품 관련 정보를 한눈에 알아 볼 수 있다. 음식에 이 스마트 젓가락을 담그면 그 음식의 성분을 준석해 ‘우수’, ‘양호’, ‘불량’ 등 3개의 등급으로 즉시 알려준다고 한다. 특히 유해성 물질이 확인되면 젓가락 끝 부분의 LED가 빨간색으로 깜빡인다. 반대로 상태가 양호하면 LED는 파란색을 띈다.

‘콰이소우’는 지방성분 분석 엔진이 탑재되어 ‘하수구기름’과 같은 유해한 기름 성분을 구별해 낼 수 있다. 불량식자재로 인해 소비자들이 받는 피해를 최대한 줄일 수 있게 되는 것이다.

기기 내부에는 ‘고감도 온도 감지 센서’가 장착되어 있어 요리할 때 편리하고 정확하게 온도를 제어할 수 있다. 또한, 이 상품에 탑재된 ‘나트륨 이온 분석 장치’는 일일 나트륨 섭취량가지 정확히 알려 줄 수 있다고 한다.

 

여름이면 식중독으로 병에 걸려 아픈 친구들이 많다. 이런 젓가락이 있으면 건강한 음식을 먹을 수 있을 것 같다. 또, 다이어트 하는 사람들도 성분을 분석하면서 음식을 먹으니 도움이 될 것 같다. 음식조절을 하는 환자들도 이 젓가락을 사용하면 좋을 것 같다. 불량식품을 만들고 파는 나쁜 사람들을 가려 낼 때도 도구로 사용할 수 있을 것 같다. 유해음식은 더이상 만들지 않을 것 같다.

옛날 음식의 독을 가려낼 때 은수저를 사용한 것이 생각났다. 음식은 우리 건강에서 가장 중요한데, 이 음식이 좋은 음식인지 나쁜 음식인지 가려주는 젓가락이 개발되어 좋다. 나도 사서 가지고 다니면서 사용하고 싶다.

 

 

 

출처 

http://mlv1177.blog.me/220113552955

http://navercast.naver.com/magazine_contents.nhn?rid=1103&rid=&contents_id=68827

http://bizion.mk.co.kr/bbs/board.php?bo_table=mk_idea&wr_id=327