배터리 없는 무선센서 성큼…감마선으로 출력 2배 높여 작성일 03-04 24 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">한국원자력연구원</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="HFtxyBNdRX"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d0b64f0f3c13788ac573ce3a83f7c3eb8e290c0585196e3d2dfc92af87601683" dmcf-pid="X3FMWbjJJH" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="원자력연이 개발한 친환경 압전소재 기반 에너지 하베스터 소자. 원자력연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/04/dongascience/20260304113603958xxgi.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="KeiS6ktWeb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/04/dongascience/20260304113603958xxgi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 원자력연이 개발한 친환경 압전소재 기반 에너지 하베스터 소자. 원자력연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0eba231ebea50cd702b65cb68a2588a8c61d7307ec9af430db3c9ddaabecb0ab" dmcf-pid="Z03RYKAiiG" dmcf-ptype="general">무선센서가 배터리 없이 작동하려면 주변의 에너지를 전기로 바꾸는 '에너지 하베스터의 출력'이 충분히 높아야 한다. 국내 연구팀이 기존보다 성능을 2배 끌어올린 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="9bc8206568d58621e7a9d8b03cdae6859fed62c5e460cd199319622bb24851fe" dmcf-pid="5p0eG9cniY" dmcf-ptype="general">한국원자력연구원(원자력연)은 원자력 발전소 등 산업 설비에서 발생하는 진동을 전기에너지로 변환하는 '압전 에너지 하베스터'의 출력 성능을 기존 대비 200% 향상시키는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)' 1월호에 게재됐으며 지난 1월 국내 특허 등록을 완료했다.</p> <p contents-hash="44e1c363e70d61cb5eb0c52fb9b6646dc1c90b9b90a80a41d40d19043e8a4073" dmcf-pid="1UpdH2kLRW" dmcf-ptype="general"> 최근 원자력 발전 산업은 설비 상태를 실시간으로 점검하고 이상을 자동으로 감지하는 스마트 플랜트 구현과 자율운전 강화를 위해 무선센서 도입을 확대하고 있다.</p> <p contents-hash="3f07a66e403f2b9fe13ff702a5e4fd386ac85152e4c2131a451ffdf8ddd95757" dmcf-pid="tuUJXVEoRy" dmcf-ptype="general">상용 무선센서는 대부분 배터리 기반으로 구동돼 수명이 제한적이며 주기적인 교체와 유지관리가 필요하다. 방사선 환경이나 접근이 제한된 구역에서는 배터리 교체 작업이 안전과 비용 측면에서 큰 부담이 된다.</p> <p contents-hash="b8c1f114380a651c2d575090a46b0ed8409ad213402b76c6607947f78fbfb0d9" dmcf-pid="F7uiZfDgdT" dmcf-ptype="general">배터리를 대체할 수 있는 압전 에너지 하베스터가 대안으로 주목받고 있으나 출력이 낮고 설비가 가장 크게 진동하는 주파수인 ‘공진주파수’에 맞춘 정밀 설계가 필요해 현장 적용에 한계가 있다.</p> <p contents-hash="b3bd1765fa29a1c06d66f2ed96df291e7149fa0d6e93a25b083831c2d78f9eab" dmcf-pid="3z7n54waev" dmcf-ptype="general"> 이경자 원자력연 책임연구원팀은 이건재 KAIST 교수팀, 박귀일 경북대 교수팀과 공동으로 감마선을 쬐어 소재 내부 구조를 개선하는 방식으로 문제를 해결했다. </p> <p contents-hash="02513ff5fd347d31af9fedc84ed8167bc37ae9afb54714584c38d4bf4118f801" dmcf-pid="0qzL18rNnS" dmcf-ptype="general">연구팀은 원자력연이 자체 개발한 친환경 압전소재를 내열성이 우수한 '폴리이미드(polyimide)' 소재와 결합해 하베스터 소자를 제작한 뒤 여기에 감마선을 쬐는 후처리 공정을 추가했다.</p> <p contents-hash="72e968f57673efaf4d14b81de3d727403d645cbad4e834bcdb450ea7c541d383" dmcf-pid="pBqot6mjMl" dmcf-ptype="general">감마선을 쬐면 소자 내부 고분자 사슬이 촘촘하게 재편되면서 진동 에너지 전달 효율과 전압 생성 능력이 동시에 높아진다. 두 특성이 함께 향상된 상승 효과로 출력 성능은 조사 전 대비 전압 약 240%, 전류 약 200% 증가했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cb7c5d86ecf4fc18e3157375b39e23c14649b5e43c31377b7acb43eebefc4431" dmcf-pid="UbBgFPsARh" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국원자력연구원 정읍 첨단방사선연구소의 고준위 감마선 조사 장치. 연구팀은 독자 기술로 제작한 에너지 하베스터에 감마선 처리 공정을 적용해 기존 대비 성능을 200% 끌어올렸다. 원자력연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/04/dongascience/20260304113605223uapo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="GCIucG8BeZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/04/dongascience/20260304113605223uapo.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국원자력연구원 정읍 첨단방사선연구소의 고준위 감마선 조사 장치. 연구팀은 독자 기술로 제작한 에너지 하베스터에 감마선 처리 공정을 적용해 기존 대비 성능을 200% 끌어올렸다. 원자력연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6e12fe6adceaccdc7ab3d70ba4d18c04a88ad4e789971f6cbc97517ecfb78b37" dmcf-pid="u29jpMCEJC" dmcf-ptype="general">이번 연구는 감마선 조사로 에너지 하베스터 성능이 향상되는 원리를 세계 최초로 규명했다는 점에서 학술적 의의가 크다. 소자의 구조나 설계 변경 없이 사후공정만으로 출력을 높일 수 있어 산업 현장 적용도 용이하다. </p> <p contents-hash="67caec825bb38445d7a6b03281bff64f8236057c11882668ffaa48f2d8473a77" dmcf-pid="7V2AURhDLI" dmcf-ptype="general">이정한 기기안전진단연구부 부장은 "원전 설비의 진동 에너지를 이용한 배터리 없는 무선센서 구현을 위한 핵심 기반기술을 확보했다"며 "출력 고도화 및 시스템 통합 연구를 통해 실제 원전 설비에 적용 가능한 자가발전 전원공급 기술로 발전시켜 나갈 계획"이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="3d9b5ee3fa9563715364b1da457ad0ad2316a177273f644cb8f5cdbb3c62ed7f" dmcf-pid="zfVcuelwdO" dmcf-ptype="general"><참고자료><br> doi.org/10.1016/j.cej.2025.172406</p> <p contents-hash="a3b356c3b0a2c984831f264d84e729ffddbc47724d479cfbc01f82771e8219ff" dmcf-pid="q4fk7dSris" dmcf-ptype="general">[조가현 기자 gahyun@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 감정 읽는 AI·문워크 로봇…다가온 ‘공존의 시대’ 03-04 다음 시비옹테크가 라이벌들을 꺾고 인디언웰스에서 3번째 정상에 오를까? 03-04 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
