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[IT뉴스]'배터리 없는 무선센서' 가능할까?..감마선 활용 독자기술로 실마리 찾았다

온카뱅크관리자

2026-03-05 11:27:34

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="9iHXt1MVUG">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0213805e0b414f30df9810a4544782c951624a9bacab86aae60ca457138a24c2" dmcf-pid="2D7zKbjJuY" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="친환경 압전소재 기반 에너지 하베스터 소자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/551724-22lyJQR/20260305112214455xvon.jpg" data-org-width="498" dmcf-mid="UTlSWyV733" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/551724-22lyJQR/20260305112214455xvon.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            친환경 압전소재 기반 에너지 하베스터 소자
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="f24e09638067d9ece08c727656b16706678c3b94405016fcc4c189194258e1d9" dmcf-pid="Vwzq9KAi7W" dmcf-ptype="general">
           <div>
            ◆ '배터리 없는' 무선센서?
            <br>
            <br>한국원자력연구원이 원자력 발전소 등 산업 설비에서 발생하는 진동을 전기에너지로 변환하는 '압전 에너지 하베스터'의 출력 성능을 기존 대비 200% 향상시키는 기술을 개발했습니다.
            <br>
            <br>최근 원자력 발전 산업은 설비 상태를 실시간으로 점검하고 이상을 자동으로 감지하는 스마트 플랜트 구현과 자율운전 강화를 위해 무선센서 도입을 확대하는 추세입니다. 
            <br>
            <br>하지만 현재 상용 무선센서는 대부분 배터리 기반으로 구동돼 수명이 제한적이며, 주기적인 교체와 유지관리가 필요한 상황입니다. 특히 방사선 환경이나 접근이 제한된 구역에서는 배터리 교체 작업이 안전과 비용 측면에서 큰 부담이 되기도 합니다.
            <br>
            <br>배터리를 대체할 수 있는 압전 에너지 하베스터 기술이 대안으로 주목받는 이유입니다. 그러나 기존 압전 에너지 하베스터는 출력이 낮고, 설비가 가장 크게 진동하는 주파수인 '공진주파수'에 정밀하게 맞춘 구조 설계가 필요하다는 제약이 있어 실제 현장 적용에는 한계가 여전합니다.
           </div>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f1c174591212a762d4212794db3d859415882d6c728bf564919df2a75510745a" dmcf-pid="frqB29cnUy" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="정읍 첨단방사선연구소에 있는 고준위 감마선조사장치" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/551724-22lyJQR/20260305112214609dnfp.jpg" data-org-width="533" dmcf-mid="KdyWXH6b7H" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/551724-22lyJQR/20260305112214609dnfp.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            정읍 첨단방사선연구소에 있는 고준위 감마선조사장치
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="67137b64d0c2da3f23575c24ddae01efe37713f1662f788e8b32df7f0cfce1d5" dmcf-pid="4mBbV2kLpT" dmcf-ptype="general">
           <div>
             
            <br>◆ '감마선'으로 한계 극복
            <br>
            <br>이에 한국원자력연구원 이경자 박사 연구팀은 KAIST 이건재 교수팀, 경북대학교 박귀일 교수팀과 공동으로 감마선 조사를 통한 복합체 내부 구조 개선 원리를 연구해 이러한 한계를 극복했습니다. 
            <br>
            <br>공동연구팀은 연구원이 자체 개발한 납을 사용하지 않은 친환경 고성능 압전소재를 유연하면서 열·화학적 안정성이 우수한 폴리이미드(polyimide) 소재와 함께 사용해 압전 복합체 하베스터 소자를 직접 제작했습니다.
            <br>
            <br>핵심은 소자에 감마선을 특정 조건으로 조사하면 복합체의 고분자 사슬 구조를 끊고 보다 촘촘하게 변화한다는 사실을 확인한 건데, 조사 결과 진동이 압전 소자에 얼마나 잘 전달되는지를 나타내는 '응력 전달 효율'이 크게 향상된 것으로 나타났습니다. 
            <br>
            <br>다시 말해, 설비가 흔들릴 때 발생하는 힘이 중간에서 분산되지 않고 압전 소자까지 더 효과적으로 전달되도록 구조가 개선된 겁니다. 
            <br>
            <br>또 동시에 같은 힘이 가해졌을 때 생성되는 전압의 크기를 나타내는 '압전 전압 상수'도 증가했는데, 응력 전달 효율과 압전 전압 상수가 모두 향상된 시너지 효과로, 조사 전 대비 개발 소자의 출력 성능은 전압 약 240%, 전류 약 200% 증가했습니다.
            <br>
            <br>◆ '배터리 없는' 무선센서 가능할까?
            <br>
            <br>이번 연구는 그동안 명확히 밝혀지지 않았던 감마선 조사로 에너지 하베스터의 성능을 향상시키는 원리를 세계 최초로 규명했다는 점에서 학술적 의의가 크다고 할 수 있습니다.
            <br>
            <br>특히 에너지 하베스터 소자의 구조나 설계를 변경하지 않고 사후공정(post-treatment)만으로 출력 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 점에서 산업적 활용 가능성이 높으며, 향후 배터리 없이 작동하는 무선센서 구현을 위한 중요한 기술적 전환점이 될 것으로 기대됩니다.
            <br>
            <br>해당 연구 결과는 공학·환경 분야 상위 3% 국제학술지인 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal) 2026년 1월호에 게재됐으며, 관련 기술은 2026년 1월 국내 특허 등록을 완료했습니다.
            <br>
            <br>※ 논문명: 감마선 조사 기반 미세구조 제어를 통한 폴리이미드 기반 압전 복합체의 출력 성능 향상(γ-ray induced microstructure modulation for enhanced output performance of polyimide-based piezoelectric composites)
           </div>
          </div>
          <p contents-hash="c531d0548327f4cb35eabb66b3a8951a5388ea2acc13ea306d2c9ee041a7d212" dmcf-pid="8sbKfVEoUv" dmcf-ptype="general">(사진=한국원자력연구원) </p>
          <p contents-hash="9249e2ed187162e79fb80dd063c296b668c8a7ee2518e19eb6055dfd4e635ba4" dmcf-pid="6OK94fDgFS" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p>

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