국내 연구진이 외부 전력 없이 이산화탄소 농도를 실시간 측정하고 무선으로 전송할 수 있는 기술을 개발했다.

카이스트는 전기및전자공학부 권경하 교수 연구팀이 중앙대 류한준 교수팀과 공동연구를 통해 주변의 미세 진동 에너지를 수확해 이산화탄소 농도를 주기적으로 측정할 수 있는 자가발전형 무선 모니터링 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다.

지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소 배출은 산업계의 지속가능성 평가 지표로 자리 잡고 있다. 유럽연합(EU)은 이미 공장 배출량 규제를 도입한 상태다. 이러한 규제 흐름에 따라 효율적이고 지속 가능한 이산화탄소 모니터링 시스템은 환경 관리와 산업 공정 제어에 필수적인 요소로 주목받고 있다. 그러나 기존 이산화탄소 모니터링 시스템은 대부분 배터리나 유선 전원에 의존하기 때문에 설치와 유지보수에 제약이 따른다.

연구진은 산업 장비나 배관에서 발생하는 진동(20~4000㎛ 진폭, 0-300 Hz 주파수 범위)을 전기로 바꾸는 ‘관성 구동 마찰전기 나노발전기’(TENG)를 활용했다. 이를 통해 배터리 없이도 이산화탄소 농도를 주기적으로 측정하고 무선으로 전송할 수 있다.

연구팀은 4단 적층 구조의 관성 구동 마찰전기 나노발전기에 탄성 스프링을 결합해 미세 진동을 증폭시키고 공진 현상을 유도 13Hz 0.56g의 가속도 조건에서 0.5㎽의 전력을 안정적으로 생산하는 데 성공했다.

생산된 전력은 이산화탄소 센서와 저전력 블루투스 통신 시스템을 구동하는 데 사용됐다.

고성수 기자 ssgo@naeil.com