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제품 이야기/열전발전

IoT의 문제는 배터리, 열전발전이 해결사

IT 업계의 주요 이슈 중의 하나이고 생활에도 큰 변화를 가져올 기술을 들라면 단연

사물 인터넷(Internet of Things)을 첫 손가락으로 꼽을 수 있겠습니다.
정보 기술 연구 및 자문회사 가트너에 따르면 2009년까지 사물 인터넷 기술을 사용하는 사물의

개수는 9억개였으나 2020년까지 이 수가 260억 개에 이를 것으로 예상하고 있고, 시스코 시스템

즈의 조사에 따르면 2013년부터 2022년까지 10년간 사물 인터넷이 14조 4천 달러의 경제적 가치를

창출할 것으로 예상하고 있기도 합니다. 

(출처 : 위키백과 https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%AC%EB%AC%BC_%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%B7)   

IoT는 말그대로 다양한 사물들에 센서와 통신기능을 내장해 상호 연결해 제어할 수 있도록 한다는

개념을 말하는데, 센서나 통신기술은 이미 있기 때문에 기술적인 어려움은 그다지 많지 않다고 할

수 있습니다. 다만, 실용성이나 보안 이슈의 측면에 더 관심을 두고 있습니다. 

우리나라에서도 새로 짓는 아파트에서는 집안의 가전제품들에 IoT 개념을 적용해 스마트폰으로

원격에서 제어하는 등의 시범적인 모델을 선보이고 있습니다.  
깜빡하고 다리미 코드를 빼지 않고 나왔을 때 외부에서 전원을 차단할 수도 있고, 휴가기간

빈집 처럼 보이지 않도록 일정 시간에 조명이 켜지도록 세팅할 수도 있고, 집안 내부를 카메라로

확인할 수도 있을 겁니다.


그런데, 여기에는 눈에 띄지는 않지만 중요한 이슈가 있습니다. 바로 센서가 작동하고 통신을

하기 위해서는 지속적으로 전기 에너지가 공급되어야 한다는 점입니다. 냉장고, TV처럼 지속적으로

전기가 공급되는 기기에 내장된 센서는 문제가 없겠지만, 부착형이나 센서 자체가 독립적으로

존재하면서 작동해야 하는 경우에는 이 전기에너지를 어떻게 공급해야 하는가가 중요한 이슈가 됩니다. 


모든 센서에 전기콘센트를 연결할 수는 없으니 결국 소형 건전지를 배터리로 활용해서 전기를 공급해야

합니다. 결국 센서 크기는 전적으로 이 건전지의 크기에 종속되고, 주기적으로 건전지를 교체해줘야

하고, 폐건전지 배출에 따른 환경오염도 문제가 됩니다.  

이 지점에서, 버려지는 열을 전기로 바꿔주는 열전발전(Thermoelectric generation)의 필요성과

실용성이 부각됩니다. IoT 시스템에서 사용하는 센서는 대부분 소형이며 필요한 전력도 그리

높지 않습니다. 말그대로 매우 적은 전력만 공급되어도 충분히 작동하기 때문에 그동안 효율성이

낮아서 실용성이 떨어졌던 열전발전이 의미를 갖게 됩니다.

여기에는 태양열을 비롯해 태양광같은 빛, 바람, 진동, 자성, 그리고 온도차를 이용한 발전까지

다양한 에너지원을 사용할 수 있습니다.  


그리고, 센서가 작동하는 환경이 매우 다양하기 때문에 단지 태양광이나 열에만 의지하기에는

부족합니다. 그래서, 온도차, 빛, 진동 등 자연환경에서 발생하는 다양한 에너지원을 모두 활용해서

전기에너지로 변환할 수 있는 기술과 부품이 필요합니다. 

열전소자(thermoelectric element)가 이미 그런 역할을 담당하고 있지만, IoT에서는 소자가 필요한

환경이 매우 다양하므로 좀더 다양한 에너지원을 모아서 전기에너지로 변환하는

시스템(Energy Harvesting System)이 요구됩니다.


< 출처 : https://flic.kr/p/eMcSMG >


가슴을 관통하는 것 같은 쓸쓸한 가을바람, 눈부시고 포근한 봄볕, 지친 어깨를 감싸주는 따뜻한

손길... 이 모든 것이 말 그대로 에너지로 새롭게 태어나게 됩니다. 

어디서부터 시작될지는 모르겠습니다만, 휴모트도 이미 준비하고 있습니다. 

아주 가까이서 친환경에너지의 모습을 보게 될 날을 기다려주세요. ^^