고요한 유타 대학의 공학 대학 연구원들은 자동차, 산업 기계 및 농업 제품을 모니터링하는 무선 장치에 에너지를 공급하기 위한 유망한 새로운 솔루션을 발견했습니다. 이른바 폴리전지 셀이라 불리는 혁신적인 배터리 기술은 야외에서 충전, 운영 및 효율적으로 작동하는 것이 어려웠던 시스템 센서에 에너지를 공급하는 잠재력을 가지고 있습니다.
이 연구의 주된 동기는 원격지에 위치한 엔진, 기계, 공장 및 토양의 상태를 모니터링하는 센서에 전원을 공급하는 필요성입니다. 새로운 배터리는 냉각 및 가열 시 전기적 특성이 변화하는 물질로 구성되어 있으며, 이를 통해 주변 환경의 온도 변동에 기반한 장치에 전원을 공급합니다.
이 현상은 배터리 내부에 전기장을 만들어 다양한 응용에 에너지를 저장할 수 있게 합니다. 새로운 폴리전지 셀은 태양 전지판이 가지는 문제점들(충분한 햇빛 수급, 최적의 전원을 유지하기 위한 청결 상태 유지 등) 없이도 작동할 수 있습니다.
기계 공학의 조교수인 로잔 워렌과 샤드 라운디는 폴리전지 셀을 개발하고 시험한 뒤 이들의 연구 결과를 Journal Energy & Environmental Science에 발표했습니다. 발표된 내용에 따르면 “우리는 주변 열 에너지를 수확하여 실시간으로 슈퍼커패시터 또는 배터리 형태의 저장 전기화학 에너지로 직접 변환할 수 있는 통합 장치의 개념입니다. 이 기술은 사물인터넷과 분산 센서에 적용될 수 있습니다.”
에너지 수확 효율은 아직 낮지만, 이 연구가 대량 생산되면 센서를 함께 배치하고 가동 중인 상태에서 충전을 요구하지 않아도 됩니다. 온도만 조금 상승하거나 하락함으로써 이 새로운 배터리는 많은 산업 분야에서 실용적인 응용에 충분한 전하를 생성할 수 있게 됩니다.
이는 무선 센서 시스템이 완전히 에너지 독립적이 되어 현재의 에너지 수확 기술로 인한 낭비를 줄일 수 있음을 의미합니다. 폴리전지 셀은 결국 에너지 절약을 촉진하고 기존의 낭비적이고 구식적인 기술과 배터리 교체로 인한 비용을 줄이는 스마트 환경을 가능하게 할 열쇠가 될 수 있습니다.
이러한 연구는 배터리의 성능 향상, 천연 기체 오염 부작용의 억제, 기후 변화에 의한 극단적인 기상 현상으로부터의 인류와 식량 보호를 위한 움직임의 한걸음 더 나아간 것입니다. 현장에서 필요한 수동적인 모니터링 작업 수를 줄일 수 있어 기업은 노동력 비용을 절감하고 작업자들에게 더 안전한 장비와 환경을 제공할 수 있습니다. 이 최신 기술 혁신은 LG와 Panasonic을 포함한 다른 기관들이 새로운 배터리 기술로 유사한 목표에 도전하고 있는 노력과 동맹합니다.
연구진은 앞으로 연구를 실험실 바깥으로 나가 현장에서 실제 시연을 진행할 계획입니다. 그들은 회로 모델링을 사용하여 기능을 최적화하기 위한 셀을 설계하고, 단 한 번의 가열/냉각 주기로도 평방센티미터당 최대 100 마이크로줄의 전력을 생산할 수 있도록 노력하고 있습니다. 연구진은 이것이 주기적인 센서 업데이트에 충분한 전력이라고 말하면서, 특히 센서가 자체 에너지를 생성하고 자율적으로 작동하는 동안에는 더욱 그렇다고 밝혔습니다.
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새로운 유망한 배터리 기술: 폴리전지 셀
주요 질문 (FAQ):
1. 폴리전지 셀이란 무엇인가요?
폴리전지 셀은 야외에서 충전, 운영 및 효율적으로 작동하는 시스템 센서에 에너지를 공급하는 혁신적인 배터리 기술입니다.
2. 이 연구에서 주로 어떤 문제를 해결하려고 했나요?
이 연구는 원격지에 위치한 엔진, 기계, 공장 및 토양의 상태를 모니터링하는 센서에 전원을 공급하는 필요성을 해결하기 위해 진행되었습니다.
3. 폴리전지 셀은 어떻게 작동하나요?
폴리전지 셀은 주변 환경의 온도 변동에 기반하여 전기적 특성이 변화하는 물질로 구성되어 있으며, 이를 통해 센서에 전원을 공급합니다.
4. 이 연구의 중요성은 무엇인가요?
이 연구는 무선 센서 시스템이 에너지 독립적이 되어 에너지 낭비를 줄일 수 있는 스마트 환경을 가능하게 할 수 있는 기술적 혁신입니다.
5. 폴리전지 셀은 어떤 분야에 적용될 수 있나요?
폴리전지 셀은 사물인터넷과 분산 센서에서 적용될 수 있는 기술로 폭넓은 응용 분야를 가지고 있습니다.
주요 용어 및 약어 설명:
– 폴리전지 셀: 야외에서 충전, 운영 및 효율적으로 작동하는 시스템 센서에 에너지를 공급하기 위한 혁신적인 배터리 기술.
관련 링크:
– Energy & Environmental Science: Journal Energy & Environmental Science의 공식 웹사이트입니다.
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