2019.02.22

와이파이 충전으로 IoT 센서 배터리 대체…신소재와 전력 수집 기술로 가능성 ↑

Patrick Nelson, | Network World
와이파이나 블루투스 전파에 내재된 전기를 강화해 원격지의 무선 IoT 센서에 전력을 공급하는 것은 IoT를 위한 신기술 목록 최상위에 있다. 커뮤니케이션과 전력 공급을 동시에 수행하는 이런 기술이 실현되면, 배터리가 필요없어지면서 비용은 물론 크기와 무게도 줄일 수 있다.

일부 과학자에 따르면, 이를 기능적으로 구현하는 핵심은 신소재 사용을 결합해 AC 파장을 DC 전압으로 변환하는 것이다. 그런데 MIT의 한 연구팀이 이 분야에서 획기적인 것을 만들어냈다고 밝혔다. 더구나 신기술은 확장 가능성도 크다.

ⓒ GettyImagesBank

MIT 전기공학 및 컴퓨터과학과 교수 토마스 팔라치오는 “만약 교량 전체를 감싸거나 고속도로 전체를 맡을 수 있는 전기시스템을 개발한다면 어떻겠는가? 사무실 벽 전체를 전기 시스템으로 만들어 우리 주변의 모든 것에 전자적 지능을 구현할 수도 있다”고 설명했다. 팔라치오는 MIT/MTL 그래핀 디바이스 및 2D 시스템 센터의 디렉터도 맡고 있다.

팔라치오는 렉테나(Rectennas, AC 신호를 DC 전력으로 변환하는 디바이스)를 특수한 원자 두 개 두께의 2D 소재인 이유화 몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2)으로 만들면, 정규 무선 신호를 DC로 효율적으로 변환해 사용 가능한 전력을 만들 수 있으며, 필요하면 대규모로 확장할 수도 있다고 ㅂ락혔다.

연구팀은 150㎼의 전력(전형적인 와이파이 신호의 전력 수준)을 렉테나 한 대로 수집하면 칩을 구동하는 데 충분한 40㎼의 전력을 생산할 수 있다고 확신한다. 이 시스템을 자동차나 데이터센터, 비슷한 규모의 환경으로 확대하는 것도 부분적으로 가능한데, 연구팀의 이유화 몰리브덴 소재가 얇고 유연해 상응하는 전력을 생산할 수 있다고 주장한다.

또한 연구팀은 고정되지 않은 배터리 없는 시스템이 다른 어떤 것보다 렉테나를 적용하기 좋은데, 이들 시스템은 와이파이나 블루투스, LTE 등의 신호를 매일 수신하기 때문이다. 카네기 멜런 대학 공동 연구팀의 수 장은 다른 전파 전력 변환기는 두껍고 유연하지 않아서 폭넓게 적용하기 어렵다고 지적했다.

물론 전파는 이미 일부 칩의 전력원으로 사용하고 있다. RFID 태그가 대표적인 예다. 하지만 이들 솔루션은 성능과 범위, 대역폭이 매우 제한적이다.

한편, 신생 칩 업체인 윌리엇(Wiliot)는 자사가 배터리 없는 블루투스 스티커 출시 준비를 마쳤다고 밝혔다. 아마조노가삼성 등이 이 업체에 투자한 것으로 알려져 있다. 윌리엇의 우표 크기 태그 모양 디바이스는 ARM 프로세서를 사용해 주변 주파수에서 전력을 긁어모은다. 사용 후 폐기할 수 있는 이 칩은 상품과 네트워크를 연결하는 역할을 한다. 암호화된 태그는 다른 IoT 디바이스와 함께 센서 데이터와 커뮤니케이션할 수도 있다. 윌리엇의 최종 목적은 주변의 방사선을 재활용하는 것이다.

이외에도 배터리 없는 IoT 센서 관점에서 다양한 시도가 이어지고 있다. 지난 해 소개한 바 있는 MIT의 열 공명 프로젝트는 낮과 밤의 변화에 따른 주변 온도 차이로부터 전력을 수확한다. 실험에서 약 13㎽의 전력을 생산했는데, 라디오를 켜기에 충분한 전력이다. 진동이나 충격으로부터 전력을 생산하려는 시도도 적지 않다.

물론 태양광 발전 패널이 가장 많이 사용되지만, 어두울 때는 사용할 수 없어서 배터리가 필요하다. 이 때문에 단시간 내에 태양광이 배터리를 완전히 대체하는 일은 일어나지 않을 것이다.

윌리엇은 IoT 전파 전력 수집기가 일회용이라는 점을 강조했다. 윌리엇의 탈 타미르는 “배터리가 없고 저렴한 시스템을 기반으로 하는 일회용 전자제품이 미래 IT 시스템의 근간이 될 것”이라며, “우리는 현재 제품을 생산하고 사용하고 재활용하는 방법이 극적으로 변하는 지점에 있다”고 강조했다. editor@itworld.co.kr


2019.02.22

와이파이 충전으로 IoT 센서 배터리 대체…신소재와 전력 수집 기술로 가능성 ↑

Patrick Nelson, | Network World
와이파이나 블루투스 전파에 내재된 전기를 강화해 원격지의 무선 IoT 센서에 전력을 공급하는 것은 IoT를 위한 신기술 목록 최상위에 있다. 커뮤니케이션과 전력 공급을 동시에 수행하는 이런 기술이 실현되면, 배터리가 필요없어지면서 비용은 물론 크기와 무게도 줄일 수 있다.

일부 과학자에 따르면, 이를 기능적으로 구현하는 핵심은 신소재 사용을 결합해 AC 파장을 DC 전압으로 변환하는 것이다. 그런데 MIT의 한 연구팀이 이 분야에서 획기적인 것을 만들어냈다고 밝혔다. 더구나 신기술은 확장 가능성도 크다.

ⓒ GettyImagesBank

MIT 전기공학 및 컴퓨터과학과 교수 토마스 팔라치오는 “만약 교량 전체를 감싸거나 고속도로 전체를 맡을 수 있는 전기시스템을 개발한다면 어떻겠는가? 사무실 벽 전체를 전기 시스템으로 만들어 우리 주변의 모든 것에 전자적 지능을 구현할 수도 있다”고 설명했다. 팔라치오는 MIT/MTL 그래핀 디바이스 및 2D 시스템 센터의 디렉터도 맡고 있다.

팔라치오는 렉테나(Rectennas, AC 신호를 DC 전력으로 변환하는 디바이스)를 특수한 원자 두 개 두께의 2D 소재인 이유화 몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2)으로 만들면, 정규 무선 신호를 DC로 효율적으로 변환해 사용 가능한 전력을 만들 수 있으며, 필요하면 대규모로 확장할 수도 있다고 ㅂ락혔다.

연구팀은 150㎼의 전력(전형적인 와이파이 신호의 전력 수준)을 렉테나 한 대로 수집하면 칩을 구동하는 데 충분한 40㎼의 전력을 생산할 수 있다고 확신한다. 이 시스템을 자동차나 데이터센터, 비슷한 규모의 환경으로 확대하는 것도 부분적으로 가능한데, 연구팀의 이유화 몰리브덴 소재가 얇고 유연해 상응하는 전력을 생산할 수 있다고 주장한다.

또한 연구팀은 고정되지 않은 배터리 없는 시스템이 다른 어떤 것보다 렉테나를 적용하기 좋은데, 이들 시스템은 와이파이나 블루투스, LTE 등의 신호를 매일 수신하기 때문이다. 카네기 멜런 대학 공동 연구팀의 수 장은 다른 전파 전력 변환기는 두껍고 유연하지 않아서 폭넓게 적용하기 어렵다고 지적했다.

물론 전파는 이미 일부 칩의 전력원으로 사용하고 있다. RFID 태그가 대표적인 예다. 하지만 이들 솔루션은 성능과 범위, 대역폭이 매우 제한적이다.

한편, 신생 칩 업체인 윌리엇(Wiliot)는 자사가 배터리 없는 블루투스 스티커 출시 준비를 마쳤다고 밝혔다. 아마조노가삼성 등이 이 업체에 투자한 것으로 알려져 있다. 윌리엇의 우표 크기 태그 모양 디바이스는 ARM 프로세서를 사용해 주변 주파수에서 전력을 긁어모은다. 사용 후 폐기할 수 있는 이 칩은 상품과 네트워크를 연결하는 역할을 한다. 암호화된 태그는 다른 IoT 디바이스와 함께 센서 데이터와 커뮤니케이션할 수도 있다. 윌리엇의 최종 목적은 주변의 방사선을 재활용하는 것이다.

이외에도 배터리 없는 IoT 센서 관점에서 다양한 시도가 이어지고 있다. 지난 해 소개한 바 있는 MIT의 열 공명 프로젝트는 낮과 밤의 변화에 따른 주변 온도 차이로부터 전력을 수확한다. 실험에서 약 13㎽의 전력을 생산했는데, 라디오를 켜기에 충분한 전력이다. 진동이나 충격으로부터 전력을 생산하려는 시도도 적지 않다.

물론 태양광 발전 패널이 가장 많이 사용되지만, 어두울 때는 사용할 수 없어서 배터리가 필요하다. 이 때문에 단시간 내에 태양광이 배터리를 완전히 대체하는 일은 일어나지 않을 것이다.

윌리엇은 IoT 전파 전력 수집기가 일회용이라는 점을 강조했다. 윌리엇의 탈 타미르는 “배터리가 없고 저렴한 시스템을 기반으로 하는 일회용 전자제품이 미래 IT 시스템의 근간이 될 것”이라며, “우리는 현재 제품을 생산하고 사용하고 재활용하는 방법이 극적으로 변하는 지점에 있다”고 강조했다. editor@itworld.co.kr


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