배터리가 필요없는 무선센서 개발~ TinyTEG-WSN

오랜 잠수를 끝내고 블로그를 다시 시작합니다^^ 

사실 그동안 공유하고 싶은 이런저런 회사 소식, 기술 얘기들이 여럿 있었지만 한번 손을 놓고 나니 다시 글로 풀어내기가 쉽지 않았습니다. 일인다역을 하는 작은 기업의 특성상 시간의 확보가 쉽지 않은 상황도 영향을 미쳤습니다. 새롭게 의욕을 부려볼까 합니다! ㅎㅎ 

간만에 올리는 첫 소식은 역시나 우리 회사의 차세대 주력 아이템인 열전발전 제품 개발에 대한 내용입니다. 

지난 2년 동안은 휴모트가 본격적으로, 집중해서 열전발전 기술 개발에 투자한 시기였습니다. 총 투자액만 10억원이 들어가는 큰 프로젝트였다고 할 수 있습니다. 

중소기업에서 기술 개발에 이 정도 자금을 투여하는 게 쉽지는 않죠? 저희도 마찬가지였습니다. 기술력과 노하우는 있지만 돈이 없어 아까운 세월만 흘려보내다 우연찮게 정부출연사업에서 저희와 꼭 맞는 과제가 있길래 신청했다가 덜컥 선정이 되었습니다. 운이 좋았죠^^ 

덕분에 2년 동안 개발에 필요한 장비, 원재료, 기술인력 채용 등에서 많이 도움을 받았고 연초에는 개발완료 과제에 대한 현장 실사도 받았습니다. 

< 현장실사 중인 과제 담당자분들과 휴모트 대표이사>

< 클린룸과 연구개발에 사용하는 각종 장비들>

그리고, 아래 사진은 2년간의 정부과제로 진행해서 개발한 시제품들을 모아놓은 모습입니다. 

이번 개발과제는 휴모트가 개발하고 있는 열전소자인 타이니테그(TinyTEG)와 센서, 통신을 결합한 무선센서네트워크(TinyTEG-WSN)였습니다. 사진에서 보이듯이 Zigbee, LoRa, WiFi 등 다양한 통신방식을 열전소자 내장 무선센서와 결합해서 많은 센서를 네트워크로 편리하게 관리할 수 있는 제품입니다. 여기서 핵심이 바로 열전발전 기술을 적용한 TinyTEG 모듈입니다. 

가정이나 공장, 사무실, 야외 등 어디에서든 센서를 이용한 데이터 수집과 분석이 늘어나고 있습니다. 어떤 환경이나 조건에서도 쉽게 설치할 수 있어야 하고, 한번 설치하면 유지보수 이슈가 가능한 적어야 하고 안정성이 높아야 한다는 게 무엇보다 중요합니다. 

그러기 위해서는 센서의 물리적 안정성 뿐만 아니라 설치와 관리의 편의성도 중요한 이슈가 됩니다. 이런 요구사항을 만족시키는 데 필요한 조건이 무배선(Wireless), 무배터리(Battery-less)라고 할 수 있습니다. 

사실 이 둘은 연결돼 있습니다. 센서를 작동하기 위해 일일이 전선을 연결해서 전원을 공급해야 한다면 활용도가 매우 낮아지기 때문에 그 대안으로 배터리를 사용합니다. 그리고 배터리 교환주기를 늦추기 위해서 통신주기를 늘리거나 저전력 통신방식을 채용해서 가능한 오랫동안 배터리를 사용할 수 있도록 노력하고 있습니다. 

그렇지만 결국 언젠가 배터리는 교체해야 하고, 그때가 되면 수많은 센서의 배터리를 일일이 교체하는 데 들어가는 비용과 시간이 만만치 않게 됩니다. 

이번에 휴모트가 개발한 TinyTEG-WSN이라는 무선센서네트워크는 이런 근본적인 문제점을 해결하기 위해서 등장했습니다. TinyTEG 모듈을 이용해서 작은 온도차에서도 꾸준히 열전발전으로 전기를 생산해서 충전하는 방식입니다. 따라서 배터리가 필요없거나, 배터리와 함께 사용하여 물리적인 한계에 이를 데까지 배터리를 교환할 필요가 없게 됩니다. 

                   

            < TinyTEG-WSN 조립도와 실제 제작된 모습>

여기서 이 분야를 좀 아시는 분들은 당연한 궁금증이 생기게 됩니다. 

제베크 효과를 이용한 열전발전은 아주 오래전에 발견된 현상이고 이미 열전발전 소자도 많이 있고 외국에는 상용제품도 나와 있습니다. 즉 휴모트가 만들었다고 특별한 것도 아니고 처음도 아니라는 얘기입니다.^^ 

그런데 왜 지금까지는 이런 제품이 없었을까요? 과연 어떤 어려움때문에 휴모트가 2년동안 많은 비용을 투자해서 만들어내야 했을까요? 

과연 이렇게 만든 제품이 실제 현장에서 사용할 만큼 시장성이나 상품성이 있는 걸까요?

이건 다음 편에서 계속하겠습니다. ^^