지난 글에 이어서 TinyTEG의 작동 영상을 소개합니다. 


이번에 만든 샘플 모듈은 가로x세로가 약 5cm x 6cm 정도입니다. 크다면 크고 작다면 작습니다. 

물론 실제 적용할 기기의 크기나 스펙에 따라서 이보다 더 작고 얇게 만들거나 더 크고 두텁게 만들 수도 있습니다. 




< TinyTEG 열전발전 모듈>


앞서 말씀드린 것처럼 열전발전은 두 지점 간의 온도차를 이용해서 열을 전기로 바꾸는 방식입니다. 바로 '제베크 효과'(Seebeck Effect)라고 하죠. TinyTEG도 제베크 효과를 이용해서 만든 모듈입니다. 

TinyTEG에는 배터리도 없고 연결된 전원도 없습니다. 순전히 온도차만으로 전기를 생산해 전구를 밝힙니다. 


백문이 불여일견!, 아래 작동 영상을 보시면 이해가 빠를 겁니다. ^^ 






위 동영상을 보시면 손이나 냉수만으로도 불이 들어오는 것을 확인할 수 있습니다. 그리고 모듈을 뒤집으면 불이 꺼지는 걸 볼 수 있습니다. 앞서 말씀드린 것처럼 이것은 온도차를 이용한 발전방식이기 때문에 앞뒷면의 온도차가 줄어드면 전자의 움직임도 줄어들면서 열전발전도 멈추게 되기 때문입니다. 


이미 이런 종류의 열전소자는 국내외에서 구입해서 사용할 수 있습니다. 그런데, TinyTEG가 기존에 나와 있는 열전발전 모듈(또는 소자)과 차이점이라면, 열을 전기로 바꾸는 과정에서 발생하는 열 손실을 최소화하고, 모듈 내부에 전압을 증폭시켜주는 부스터가 내장돼 있어서 수 밀리볼트(mV)를 수 볼트(V)까지 바로 승압해준다는 점입니다. 또한 낮은 온도차(5도)에서도 전기를 생산할 수 있다는 것도 중요한 차이점입니다. 

그래서, 열 온도차가 크지 않은 환경이나 작은 센서에도 전기 공급이 가능해 바로 적용이 가능하다는 것이 가장 큰 장점이고 경쟁력입니다. 


집, 사무실, 공장, 아파트, 발전소, 산간오지, 험지 등 어떤 다양한 환경에서도 배터리 충전이나 교체, 전원 연결의 고민없이 손쉽게 기기를 장착하거나 무선센서 네트워크를 구축할 수 있습니다.  




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“사물인터넷(IoT)의 핵심은 배터리다. 이제는 BoT(Battery of Thing) 시대다”.  


조남성 삼성SDI 대표가 작년 10월에 열린 한 행사의 기조연설에서 한 말입니다. 사물인터넷의 등장으로 다양한 기기와 센서가 설치되면서 안정적이고 지속적인 전원 공급이 중요해지고 있기 때문입니다.


IoT의 확산으로 몇 년내에 조 단위의 센서가 설치될 것으로 예상되는 상황에서 모든 센서에 전원을 공급하기 위해 선을 연결하거나 배터리를 장착한다는 것은 불가능하죠.

그래서 최대한 배터리를 작고 오래 사용할 수 있도록 개선하거나, 열, 압력, 전파, 소리 등 다양한 자연의 에너지원을 이용해서 전기를 생산하는 방법도 탐구하고 있습니다.


열전발전(thermoelectric generation)은 그 중에서도 가장 상용화에 가깝게 접근해 있는 대체 에너지 기술입니다. 이것은 두 접점 사이의 온도차로 인해 생기는 전위차에 의해 전류가 흐르게 되는 현상(제베크 효과, Seebeck Effect)을 이용하여 전기를 생산하는 방식을 말합니다.






그동안 열전발전은 대체에너지의 한 종류로서 꾸준히 관심을 받아왔던 기술이었지만 에너지 변환효율이 10%를 넘지 못해서 그동안 주로 고열이 발생해서 온도차가 높은 경우에만 적용되어 왔습니다.


하지만, 저희 회사가 이번에 개발한 모듈은 열 효율을 대폭 올릴 수 있어 바로 상용제품에 적용이 가능합니다. 이름하여 타이니테크(TinyTEG)입니다. 매우 작은 열전발전 소자라는 뜻입니다. ^^



< TinyTEG 구성원리 > 



일반적으로 낮은 온도차에서 열전발전소자의 출력 전압은 수 밀리볼트(mV)에서 수십 밀리볼트에 불과해 바로 구동전압으로 사용할 수가 없습니다. 그러나 TinyTEG는 고밀도로 발전전압을 높이고 승압회로까지 내장하고 있어 수 밀리볼트를 볼트(Volt) 수준으로 승압하기 때문에 바로 구동전압으로 사용할 수 있습니다.


이번 TinyTEG의 성능 테스트 결과, 열원과 외기의 온도차가 3℃ 이상일 경우에는 LED의 구동이 바로 가능하고, 온도차가 5℃ 이상일 경우에는 무선센서의 송수신 통신이 가능한 수준으로 나타났습니다.


다시 말해 일반적인 소형 센서에는 바로 적용이 가능해서 배터리의 수명을 거의 반영구적으로 늘릴 수 있고, 아예 배터리 없는 기기를 만들 수 있다는 뜻도 됩니다.


무엇보다 이런 기술이 적용되어 자가발전이 되는 기기가 나오게 되면, 폐배터리로 인한 환경 오염을 막을 수 있고, 사람이 접근하기 힘들거나 위험한 장소에 센서를 설치하기 위해 전원작업을 하거나 배터리를 교체할 필요가 없어지기 때문에 사람이 다칠 위험을 줄여 준다는 것도 큰 의의가 있습니다. 이것이 휴모트가 지향하는 ‘사람을 행복하게 기술’입니다. ^^


다음 편에는 테스트 중인 TinyTEG 데모 영상을 올려드리겠습니다.  








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