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노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구팀은 개념 증명 연구에서 에너지의 유일한 원천으로서 체온을 이용하여 기존의 웨어러블 전자 장치의 효율성에 필적할 만한 잠재력을 지닌 유연한 열전기 에너지 수확기를 설계했다. 다양한 건강 및 환경 측정을 모니터하는데 사용되는 웨어러블 장치가 점차 대중화되고 있다. 그러나, 플렉서블 장치의 성능과 효율은 체온을 사용 가능한 에너지로 변환하는 능력이 뛰어난 경질 장치에 비해 나쁘다. 연구팀은 단단한 장치의 재료 품질을 손상시키지 않으면 서 비슷하거나 더 나은 효율을 제공하는 플렉서블 열전기 수확기를 설계하려고 했다. 또한, 연구팀은 여러 가지 요인을 고려할 때 딱딱한 장치를 사용하는 것이 최선의 방법은 아니며, 장치의 착용자에게 인체 공학적이고 편안함을 고려한 것 외에도 플렉서블 장치로 우수한 접촉 저항 또는 피부 접촉을 언급했다. 연구팀은 플렉서블 패키지로 단단한 장치에 사용되는 고성능 열전 재료의 사용을 원했기 때문에 제조업체는 플렉서블 장치를 만들 때 새로운 재료를 개발할 필요가 없을 것이라고 말했다. 플렉서블 수확기의 핵심 과제 중 하나는 신뢰성 있고 낮은 저항성의 상호 연결을 이용하여 열전 소자를 직렬로 연결하는 것이다. 이러한 열전기의 레그(leg)를 연결하기 위해 연구팀은 갈륨과 인듐의 액체 금속(EGaIn이라고하는 독성이 없는 일반적인 합금)을 사용하였다. 이러한 연결의 전기 저항은 매우 낮다. 이는 생성된 전력이 저항에 반비례하기 때문에 중요하고, 낮은 저항은 더 많은 전력을 의미한다. 액체 금속을 사용하면 자가 치유 기능이 추가된다. 예를 들어, 연결이 끊어지면 액체 금속이 다시 연결되어 장치가 효율적으로 작동한다. 이와 반대로, 단단한 장치는 스스로 치유할 수 없다. 연구팀은 기생 저항을 추가로 제거하기 위해 재료와 기술을 사용함으로써 미래의 연구가 이 플렉서블 소자의 효율 향상에 초점을 맞출 것이라고 말했다. |
