배터리 없이 주변 방사선으로…'수십 년' 쓰는 센서 개발

배터리 없이 주변 방사선만으로 작동하는 초저전력 온도 센서가 개발됐다.

26일(현지시간) 미국 아칸소대학교와 미시간대학교 공동 연구팀은 그래핀을 기반으로 주변 방사선을 이용해 에너지를 얻는 자가발전 센서를 개발했다고 밝혔다.

이 센서는 가정 내 전선 등에서 발생하는 60헤르츠(Hz) 주파수의 자기장으로부터 에너지를 수확한다. 그래핀으로 만든 유도체가 신호를 포착하면, 특수 회로가 교류(AC)를 직류(DC)로 변환해 센서 내 축전기에 전력을 저장하는 방식이다.

연구팀에 따르면 축전기에 전력이 충전되는 속도가 센서가 전력을 소모하는 속도보다 빠르다. 정전이 되더라도 축전기에 저장된 전력만으로 최소 24시간에서 최대 일주일까지 작동할 수 있다.

연구를 이끈 폴 티바도 아칸소대 교수는 "배터리가 필요 없어 한번 설치하면 교체할 필요가 없다"며 "제품 추적, 대기 모니터링, 물류 관리, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있다"고 설명했다.

연구팀의 최종 목표는 태양광, 열, 운동에너지 등 여러 환경 에너지원을 동시에 활용하는 다중 모드 센서를 개발하는 것이다. 이를 통해 수십 년간 작동하며 사물인터넷(IoT) 시대를 구현하는 데 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '진공 과학 및 기술 저널 B'(Journal of Vacuum Science and Technology B)에 게재됐다.