인체 동작으로 착용형 센서 구동: 에너지 하베스팅 돌파구

심박수, 체온, 혈당, 대사 산물 수위 모니터링 가능한 저가 착용형 센서 등장으로 연구자들이 이전 불가능했던 방식으로 인간 건강 모니터링 가능해졌습니다. 하지만 모든 전자 기기처럼 착용형 센서도 전원 필요. 배터리 옵션 있지만 부피 크고 무겁고 방전되므로 이상적이지 않습니다.

연구자들이 이제 사람이 움직일 때 생성되는 운동 에너지를 수확해 무선 착용형 센서에 전력 공급하는 방법 개발. 이 에너지 하베스팅은 얇은 소재 샌드위치(테플론, 구리, 폴리이미드)를 피부에 부착해 수행. 사람 움직이면 이 시트들이 구리·폴리이미드 슬라이딩 층과 마찰해 소량 전기 생성. 이 효과는 트라이보일렉트리시티(triboelectricity)라고 하며, 카펫 바닥 걷고 금속 문고리 만질 때 정전기 충격 받는 것에서 잘 예시됩니다.

트라이보일렉트릭 발전기(나노발전기)는 몸에 고정된 고정자와 팔 안쪽에 부착된 슬라이더로 구성. 인간 동작 중 슬라이더가 고정자 위 미끄러지며 동시에 전기 전류 생성. 나노발전기는 시판 유연 회로 기판으로 제작.

나노발전기 전력량 많지 않아 40와트 전구 켜려면 100제곱미터 면적 필요. 하지만 착용형 센서 전력 요구량 낮아 시스템이 생성 전기를 커패시터에 저장해 센서 판독·블루투스로 휴대폰 무선 전송할 충분한 전하 모일 때까지 대기. 사람 더 움직이면 센서 데이터 수집 빈도 높아짐. 비교적 좌식 생활해도 센서 결국 작동할 충분한 전력 축적.