한양대학교는 장광석 한양대 ERICA 에너지바이오학과 교수 연구팀이 김정원 한국과학기술연구원(KIST)박사 연구팀과 사람의 체온을 이용해 실시간으로 전기를 생산하는 유연한 섬유 형태의 열전발전기를 개발했다고 28일 밝혔다.
이번 연구는 기존 무기 기반 열전 소자의 단단한 특성을 극복하고, 실제 착용 환경에서도 안정적인 전력 생산이 가능함을 입증해 차세대 웨어러블 전원 기술의 상용화 가능성을 높였다는 평가를 받는다.
열전발전기는 온도 차이를 전기에너지로 직접 변환하는 기술로, 별도의 배터리 없이도 에너지를 수확할 수 있어 자가 구동 센서나 웨어러블 기기의 핵심 기술로 주목받았다. 그러나 기존 기술은 대부분 딱딱한 무기 소재를 기반으로 제작돼 인체의 곡면에 밀착하기 어렵고, 반복적인 움직임에 쉽게 파손되는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 일상에서 흔히 사용하는 면사(cotton yarn)에 주목해 섬유 구조 자체를 열전소자로 활용하는 혁신적인 접근 방식을 택했다.
연구팀은 유연하면서도 열전 성능이 뛰어난 은 셀레나이드(Ag2Se)를 면사에 균일하게 코팅해 기존과는 전혀 다른 형태의 섬유형 열전발전기를 구현했다. 특히 고온 공정 대신 용액 기반 공정을 적용함으로써 제작 과정을 단순화하고 대량 생산의 기틀을 마련했다.
실제로 연구팀은 개발된 섬유를 이용해 손목에 착용 가능한 발전기를 제작하여 성능을 검증했다. 그 결과, 일상적인 활동 환경에서도 체온과 주변 공기의 온도 차를 이용해 지속적으로 전력이 생성되는 것을 확인했다. 특히 흥미로운 점은 착용자의 움직임으로 발생하는 공기 흐름이 열 전달을 촉진해 발전 효율이 더욱 향상된다는 사실을 밝혀낸 것이다. 이는 인체의 활동 자체가 발전 성능을 높이는 긍정적인 요소로 작용할 수 있음을 입증한 결과다.
장 교수는 “이번 기술은 배터리 교체가 어려운 환경에서 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 자가 구동 시스템 구현에 기여할 것”이라며 “향후 웨어러블 헬스케어 기기, 자가발전 센서, 사물인터넷(IoT) 디바이스 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부 등의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 재료 분야의 세계적 학술지인 'Advanced Fiber Materials' 2026년 6월호에 게재된다. 해당 논문에는 박우민 한양대 ERICA 박사가 제1저자로, 장광석 한양대 ERICA 교수와 김정원 KIST 박사가 교신저자로 참여했다.
권미현 기자 mhkwon@etnews.com
