환경기술특허연구회

발행일 : 2023-07-27 09:38 지면 : 2023-07-28

이현욱 UNIST 교수팀, 열전이차전지시스템 개발…적은 온도 차이로 충전

체온이나 낮과 밤 등 적은 온도 변화를 충전에 활용할 수 있는 기술이 개발됐다.

UNIST(총장 이용훈)는 이현욱·서동화 에너지화학공학과 교수팀과 이석우 싱가포르 난양공대 교수팀이 열전이차전지(TREC:Thermally Regenerative Electrochemical Cycle)의 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 핵심인자를 찾아내고, 이를 이용해 적은 온도 차이로 발생하는 열에너지로 이차전지를 충전할 수 있는 시스템을 개발했다고 27일 밝혔다.

열전이차전지는 온도계수가 다른 전극 소재를 이용해 온도 변화에 따라 달라지는 전압 크기를 활용하는 이차전지다. 외부 온도 변화로 발생한 열에너지를 전기화학 에너지로 바꿀 수 있어 체온이나 낮과 밤 온도 차이를 이용해 소량의 에너지를 충전할 수 있다.

연구팀은 열전이차전지 양극소재 내부 물질구조와 이 구조가 에너지 변환에 어떤 영향을 미치는지 연구 분석했다. 그 결과, 소재 내 물 분자수가 적을수록 소재 구조의 대칭성도 증가해 물 분자 근처의 전이 금속과 리간드(ligand)의 결합이 강화되는 것을 확인했다. 열전이차전지 소재 자체 특성이 에너지 변환 효율에 큰 영향을 준다는 것을 밝혀냈다.

이어 컴퓨터 시뮬레이션으로 동일 성분 전해질 조건 아래 가장 효율이 높은 열전이차전지시스템을 설계하고, 다양한 온도 조건에서 구동 성능을 확인했다.

이현욱 교수는 “웨어러블 이차전지는 일반 도선으로 충전하는 데 한계가 있다. 열전이차전지는 인체 부착형 전지 개발에 필요한 새로운 충전 기술”이라며 “이 기술을 고도화하면 웨어러블 응용 분야에 가장 적합한 차세대 전지가 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 UNIST 미래 선도형 특성화 사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연계 신진후속 사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials) 7월 3일자 온라인에 게재됐다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com

출처: https://www.etnews.com/20230727000053