나노기술 및 정책 정보

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● 연세대학교 김우철 교수 연구팀이 복사냉각 소재를 방열판으로 사용해 작고 간편하면서도 최고의 성능을 가진 웨어러블 열전소자를 개발 

● 열전소자는 온도차에 의해 발생하는 열을 전기로 변환할 수 있는 장치지만, 헬스케어용 센서나 기기를 작동하기 위해서는 넓은 면적에 거대한 방열판이 통합된 웨어러블 열전소자를 사용해야 충분한 전력을 얻을 수 있어 착용성이 떨어지는 문제 발생

● 연구팀은 해당 문제를 복사냉각 효과를 적용한 방열판으로 해결했으며, 수백 마이크로미터 두께의 복사냉각 방열판으로 기존 핀 형태의 수 밀리미터 두께의 방열판을 대체

● 연구팀이 사용한 복사냉각 소재는 마이크로 크기의 다공성 구조를 통해 낮 동안 웨어러블 열전소자로 들어가는 자외선 대역을 반사했고 웨어러블 열전소자로부터 중-적외선 대역 파장의 복사에너지를 맑은 날 낮과 밤 동안 방사했으며, 그 결과 방열판 부분의 온도는 대기 온도보다 5~6℃ 낮게 유지 가능

● 웨어러블 열전소자를 착용한 피험자가 움직이지 않고 가만히 있을 때도 피부 온도와 방열판 온도의 차이에 비례하는 만큼의 높은 전력을 회수할 수 있었고, 회수되는 전력은 배터리를 통해 저장해, 전력 회수량이 낮아질 때도 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 대비 

※ Nano Energy 게재(2021.05.28.), “High power density of radiative-cooled compact thermoelectric generator based on body heat harvesting”