작고 유연한 배터리, 웨어러블의 가능성을 넓히다

웨어러블 전자기기의 전원 기술, 어디까지 왔을까?

최근 몇 년 사이 웨어러블 전자기기 시장이 빠르게 성장하고 있습니다.
특히 디지털 헬스케어 분야에서는 건강 상태를 집에서도 간편하게 확인할 수 있는 기기들이 등장하면서, 많은 사람들이 일상적으로 웨어러블 제품을 사용하고 있습니다.

이러한 스마트 웨어러블 기기, 특히 패치 형태의 기기는 눈에 띄지 않게 작동해야 하므로 작고 유연한 전원이 필요합니다. 하지만 이처럼 작고 휘어지는 전원을 구현하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다.

유연한 배터리 기술, 빠르게 발전 중

다행히도 웨어러블 시장이 2014년부터 본격적으로 성장하면서, 유연한 배터리 기술도 함께 발전하고 있습니다. 대표적인 예가 바로 리튬 폴리머(LiPo) 배터리입니다. 이 배터리는 자유로운 형태로 설계할 수 있어, 소형 웨어러블 기기에 맞춰 구부리거나 성형이 가능합니다. 앞으로 기대되는 기술 중 하나는 초박형 필름 배터리를 활용한 스마트 라벨입니다. 이 라벨은 물류나 보관 중인 제품의 온도 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있어 유통·보관 품질을 높이는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 또한, 웨어러블 소비자 제품을 위한 기술로는 세라믹이나 고분자 젤 형태의 유연 전해질을 활용한 차세대 배터리 개발도 활발히 진행 중입니다.

국제표준도 웨어러블과 유연 전자기기를 뒷받침 중

웨어러블 기기와 일부 유연 전자 제품은 이미 국제전기기술위원회(IEC)의 국제표준으로 관리되고 있습니다.
이 표준들은 새로운 유연 소재나 인쇄 기술을 적용한 웨어러블 제품 생산 방법은 물론, 늘어나거나 휘어지는 반도체 소자까지 다루고 있어, 기술 개발에 실질적인 가이드라인을 제공합니다.

‘몸’에서 전기를 얻는 자가발전 기술, 가능할까?

배터리 외에도, 몸의 움직임이나 열, 땀 등을 이용해 전력을 얻는 ‘에너지 하베스팅’ 기술도 주목받고 있습니다.
이 방식이 상용화된다면 배터리 자체가 필요 없어지고, 사람의 몸을 전력 공급원으로 활용할 수 있기 때문에 친환경적인 솔루션이 될 수 있습니다.

하지만 아직은 넘어야 할 산이 많습니다.
현재의 웨어러블 기기들이 필요로 하는 전력을 안정적으로 공급하기엔, 생산 가능한 에너지의 양이 너무 적고, 효율도 낮으며, 전력 공급이 자주 끊기는 문제가 있기 때문입니다.

이러한 제약에도 불구하고, 가장 유망한 방식 중 하나는 압전 진동 에너지 하베스팅입니다.
이는 사람의 움직임에서 발생하는 진동을 활용해 전기를 만들어내는 기술로, 관련된 IEC 국제표준도 이미 마련되어 있습니다.
이 표준은 압전 소자뿐만 아니라 유전/정전식 장치와 진동 기반 에너지 하베스팅 장치의 성능 평가 방법도 함께 규정하고 있어, 기술 발전에 큰 도움이 되고 있습니다.

웨어러블 기기의 발전은 이제 단순한 ‘착용형 디바이스’를 넘어, 전원 기술의 혁신과도 밀접하게 연결되고 있습니다.
앞으로 어떤 형태의 전원 기술이 실생활에 적용될지, 그 진화가 더욱 기대됩니다.

더 많은 정보는 아래 사이트에서 확인하실 수 있습니다. tech.iec.ch (Click) 

(본 기사는 IEC e-tech 뉴스레터의 내용을 바탕으로 T. Sollie가 편집해 재구성한 것입니다.)