아래 그림은 저희 제품을 소개하는 소개서에 나오는 내용의 일부입니다. 



열전발전이 상용화되려면 열전발전 성능지수라 부르는 zT가 2.0은 넘어야 합니다. zT 2.0은 열전효율 10%라고 볼 수 있습니다. 즉 열에너지 100을 투입하면 전기에너지 10을 얻는다는 뜻입니다. 90%는 그냥 대기에 버려야 한다는 얘기입니다. 

더구나 위 그림에 나와 있듯이 현재 열전발전 효율은 5% 수준입니다. 대체에너지원으로 일상생활에 적용하기에는 아직 어렵다는 뜻입니다. 

그래서 이 효율을 높이기 위한 노력을 여러 연구소나 기업들이 하고 있는데 주로 열전발전에 사용하는 소재를 개발 또는 업그레이드하는 분야에 집중돼 있습니다. 


그런데 휴모트가 개발한 열전소자는 zT가 무려 4.0 입니다. 열전발전 효율이 20%입니다. 이 정도면 직접적인 상용화는 물론이고 온도차가 적은 체온발전에도 바로 적용할 수 있는 수준입니다. 

수백도의 열원이 존재하는 발전소, 플랜트, 제철소 등이라면 기존 전원을 대체하고도 충분할 만큼 새로운 전기를 만들어낼 수 있다는 겁니다. 


휴모트는 어떻게 이런 높은 효율이 나오는 열전소자를 만들 수 있었을까요? 

휴모트는 타 기업, 기관들과 다르게 방향을 잡았습니다. 무엇보다 새로운 소재를 개발할 만큼 자금이나 인력이 여유있지도 않을 뿐더러 그 길은 너무 멀다고 보기 때문입니다. 그래서 기존 열전발전 소재를 사용하는 대신 단위면적당 소자의 집적도를 높이는 기술 개발에 집중했습니다

2년여 집중적으로 자금과 인력을 투여해서 많은 시행착오와 테스트를 거쳤고 그 결과로 나온 것이 다음과 같은 다양한 집적도를 갖춘 휴모트의 열전소자 모듈들입니다. 기존 소자와 비슷한 수준의 집적도(144/㎠)부터 1,600/㎠ 수준의 초 고집적도 소자까지 만들 수 있게 되었습니다. 


< 휴모트가 개발한 다양한 수준의 열전소자>



아마 이 정도 초 고집적도 열전소자는 휴모트가 거의 세계최고·최초가 아닐까 싶습니다. 기존 소자 제조 공정을 대폭 축소, 개선하고 휴모트만의 고유한 집적 기술과 노하우를 결합해서 이루어낸 성과입니다. 


물론 이제 시작일 뿐입니다. 일단 개념을 실제로 구현했다는 점에서 의의가 크지만 아직 샘플 수준일 뿐입니다. 이제 본격적으로 양산 체제를 구축하고 상용화된 제품을 만들어내야 하는 과제가 기다리고 있습니다. 

하지만 휴모트가 강소기업으로 가는 어려운 첫 발걸음을 떼면서 제일 중요한 단계를 넘어섰다는 점에서 큰 의의가 있다고 생각합니다. 

조만간 휴모트가 선보일, 타이니테그(TinyTEG)를 적용한 무전원 무배터리 제품을 기대해주세요~ ^^ 

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이건 개인적인 경험에서 나온 생각입니다. 


온도차를 이용해 전기를 생산하는 열전발전 소자가 있으면 전원으로 사용하는 배터리 없이도 영구적인 자가발전이 가능합니다. 따라서 이 기술이 적용될 분야는 배터리를 사용하거나 전원이 필요한 기기는 모두 대상이니 무궁무진합니다. 


하지만, 눈에 띄지는 않지만 특별히 이 기술이 적용되었으면 하는 분야가 있습니다. 바로 의료 분야인데요, 그 중에서도 심박조율기나 인공심박동기를 꼽고 싶습니다. 

이름에서 알 수 있듯이 이것은 심장이 규칙적으로 뛸 수 있도록 가슴에 삽입하는 인공 보조기구입니다. 



< 인공심박동기 >  출처 : wikipedia 



이 기구도 작동을 위해서는 전원이 필요하기 때문에 배터리가 내장돼 있습니다. 문제는 배터리의 수명이 다하면 다시 심장을 열어서 배터리를 교체해줘야 한다는 것입니다. 물론 몇 년에 한번 간단한(?) 수술로 교체하면 된다고 하지만, 배터리를 바꾸기 위해 수술을 해야 한다는 건 부담스러울 수 밖에 없습니다. 


제 가까운 친척분께서도 이 심장박동기를 삽입했었습니다. 피의 흐름이 원활하지 못하다보니 몸의 절반을 거의 제대로 가누지 못할 정도가 되었는데, 그때 그 치료 수단으로 심박동기를 몸에 넣게 되었습니다. 

그때 병문안을 갔던 제게 그 분이 하시던 말씀이 아직도 기억에 남습니다. 

"이제 이거 없으면 심장도 안 뛰어. 난 기계야". 


어찌보면 농담삼아 던지려 했던 말씀인 것 같았는데 그 말을 하자마자 당신께서 눈물을 주룩 흘리시는 거였습니다. 놀라기도 하고 당황스럽기도 했고 의료기술이 그 정도까지 발전했구나 하는 경이로움이 뒤섞여 아직도 기억에 남는 듯 합니다. 


그래서, TinyTEG라는 이름으로 이 열전소자의 시제품을 만들어놓고 먼저 떠오른 것이 지금은 세상을 떠나신 그 친척분이었습니다. 적어도 한번 수술한 가슴을 배터리 때문에 다시 열 필요는 없게 하고 싶다는 생각이 간절합니다. 

휴모트의 모토인 <사람을 행복하게 하는 기술>은 이런 게 아닐까 생각합니다.  

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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. ^^

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