앞으로 웨어러블 기기 시장에서 큰 부분을 차지할 것으로 예상되는 장치는 피부에 부착하는 형태의 센서들입니다. 심전도, 맥박, 혈압, 혈당 등 중요한 정보를 편리하게 모니터링 할 수 있다면 입원, 외래 환자 모두 도움을 받을 수 있을 것입니다. 현재의 센서 및 무선 기술은 피부에 부착할 수 있는 형태의 박막형 센서를 만들 수 있는 수준에까지 도달했지만 한 가지 중요한 기술적 문제가 있으니 바로 동력입니다.
이런 얇은 박막형 센서는 배터리에 많은 에너지를 저장하기 어렵습니다. 큰 배터리를 지니거나 혹은 자주 충전해야 한다면 패치 형태의 박막 웨어러블 센서의 편리함이란 이점이 사라지기 때문이죠. 따라서 많은 연구자들이 피부에 부착된 상태로 체온, 땀, 움직임 등에서 에너지를 얻는 형태의 기기를 개발하고 있습니다.
싱가포르 국립대학 (National University of Singapore)의 연구자들은 마찰 전기 효과(triboelectric effect)를 이용해서 우표만한 크기의 디바이스에서 90V의 전력을 생산하는 장치를 IEEE Spectrum에 발표했습니다.
(플렉서블 마찰 전기 발전기. Credit: National University of Singapore )
연구팀은 50nm 두께의 금 박막 위에 실리콘 고무로 된 층을 씌웠는데, 이 실리콘 표면은 수천개의 작은 돌기가 있어 여기서 더 효과적으로 마찰 전기를 수집할 수 있습니다. 물론 쉽게 구부릴 수 있는 플렉서블 마찰 전기 발전기이기 때문에 옷이나 피부 어디에든 장착이 가능하다는 것이 연구팀의 설명입니다.
이 프로토타입 발전기를 목과 팔에 부착했을 때, 말하거나 혹은 팔을 구부리는 행동을 통해 7.3V와 7.5V의 전기를 생산했다고 합니다. 최대 생산할 수 있는 전압은 90V이고 전력은 0.8 mW 정도라고 합니다. 이 정도라면 작은 센서를 구동하기에는 부족하지 않은 양이라고 할 수 있습니다.
이와 같은 발전기와 센서, 혹은 다른 웨어러블 기기를 통합한다면 배터리의 양을 줄이거나 심지어 배터리가 전혀 없는 형태의 웨어러블 기기의 개발도 가능할 것입니다. 그렇게 되면 더 얇으면서 귀찮게 충전할 필요가 없는 기기들이 가능해 질지도 모릅니다. 현재 개발되는 것 가운데 어떤 방식 (열전효과, 압전효과, 마찰 전기효과 등) 이 대중화될지는 모르겠지만 말이죠.
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