"내 체온을 전기로 바꾼다고?"…마법의 열전 고무줄 화제

중국 연구진이 세계 최초로 체온을 전기로 바꿔주는 고무줄을 개발했다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트, 인터레스팅엔지니어링 등 외신들이 최근 보도했다. 중국 베이징 대학 연구진은 이번에 개발된 소재가 탄성과 효율적인 '열전(thermoelectric)' 변환 기술을 결합해서 만든 것이라며, 이전에 본 적이 없는 조합이라고 설명했다. 연구진은 국제학술지 '네이처'에 발표한 논문을 통해 "지금까지 보고된 모든 고성능 열전 소재는 탄성보다는 유연성만을 실현했을 뿐"이라고 밝혔다. 현재 웨어러블 기기는 부피가 큰 배터리를 장착하거나, 충전을 자주 해야 한다. 하지만 이 고무 밴드를 활용하면 충전할 필요 앖이 간편하게 전원을 지속적으로 공급해 줄 수 있을 전망이다. 이 같은 혁신은 온도 차이로 전력을 생성하는 열전 원리를 기반으로 한다. 과거 와트 증기 기관은 끓는 물의 열을 운동 에너지로 바꿨는데, 이제 과학자들은 인체와 주변 공기 사이의 작은 온도 차를 활용하는 방법을 고안해냈다. 사람의 체온은 37도 정도로 유지된다. 반면 주변 온도는 보통 20~30도 수준이다. 연구진은 이런 점에 착안해 온도 차이를 활용해 전기 에너지로 바꿨다. 열전 소재는 새로운 것은 아니다. 예를 들어 심우주 우주선도 태양광 에너지를 얻을 수 없을 때, 방사성 동위원소를 활용한 열전 발전기를 사용해 전력을 공급한다. 중국 베이징 대학 재료과학자이자 해당 논문 책임저자 레이 팅(Lei Ting)은 "열전 고무라는 개념을 제안한 것은 저희 연구팀이 세계 최초”라고 밝혔다. 그는 "휘어지고, 늘어나고, 피부에 밀착되는 소재를 개발하기 위해 노력했다"며 "이러한 열 장치는 착용감이 좋고, 열 손실을 줄이면서 신체의 열 에너지를 전기 에너지로 효율적으로 변환한다"고 밝혔다. 또, 이론상 이 소재는 손상되지 않으면 무한정 전력을 공급할 수 있다고 설명했다. 이 기술의 핵심은 반도체 폴리머와 탄성 고무를 혼합해 신축성과 전도성을 모두 갖춘 나노섬유 네트워크를 설계했다는 점이다. 이를 통해 높은 전기 전도율을 유지하면서 신축성도 높였다. 해당 소재는 원래 길이의 850% 이상까지 늘어났고 150%까지 늘어났을 때는 원래 형태의 90% 이상을 회복했는데, 이는 천연 고무와 비슷한 수준이다. 이후 특수 도핑제를 사용해 성능을 더욱 향상시켰다고 연구진은 설명했다. 레이는 "이것은 단순히 웨어러블 기기를 충전하는 것에 그치지 않는다"며 이 소재를 의류에 접목시켜 주머니에 넣은 채 휴대전화를 충전하거나 의료 분야까지 확장할 수 있다고 밝혔다.