과잉 와이파이를 전기로 변환하여 배터리 없는 전자기기 사용 가능성 연구

Seoul연구진은 사용되지 않는 Wi-Fi 및 블루투스 신호를 활용하여 에너지를 얻는 방법을 발견했습니다. 도호쿠 대학교, 싱가포르 국립 대학교, 메시나 대학교 팀이 개발한 이 새로운 기술은 저전력 라디오 파를 효과적으로 직류 전력으로 변환합니다. 이 기술은 배터리 없이 전자 기기와 센서에 전력을 공급할 수 있습니다. 이 연구 결과는 2024년 7월 24일 네이처 일렉트로닉스에 발표되었습니다.

새로운 '정류기'라는 기술은 RF를 DC로 변환하는 과정에서 효율이 낮은 쇼트키 다이오드 같은 기존의 문제를 해결합니다. 이 첨단 정류기는 CoFeB와 MgO로 구성된 자기 터널 접합을 이용한 나노 규모의 스핀 정류기를 활용합니다. 연구진은 소재의 자기적 특성, 장치의 설계, 터널링 장벽의 특성을 조정하여 스핀 정류기를 개선했습니다. 그들은 두 가지 다른 설정에서 RF를 DC로 변환하는 실험을 진행했습니다.

단일 SR 기반의 레크테나는 -62 dBm에서 -20 dBm까지 작동합니다. 또한, 10개의 SR이 직렬로 배열되어 있습니다.

연구진은 에너지 수확 모듈에서 SR-어레이를 사용하여 -27 dBm에서 상업용 온도 센서를 작동시켰습니다.

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이 혁신은 중요한 이점을 가져옵니다. 공기 중의 RF 에너지를 수집하면 배터리 사용을 크게 줄이고, 기기의 수명을 연장하며, 환경에 미치는 영향을 감소시킬 수 있습니다. 특히 배터리 교체가 어려운 외딴 지역에 있는 기기에 유용합니다. 이러한 기기들은 주변의 일반적인 RF 신호로부터 전력을 공급받을 수 있습니다.

이 기술의 성공은 소형 전자 기기를 위한 보다 지속 가능한 에너지원으로 이어질 수 있습니다. 이러한 변화는 많은 센서와 기기가 효율적인 전력 공급원이 필요한 사물인터넷(IoT)에 매우 유용할 것입니다. 미래에는 이러한 기기들을 더 효율적이고 컴팩트하게 만들기 위해 온칩 안테나를 사용하는 것을 볼 수 있을 것입니다. 연구자들은 또한 대형 SR 배열에서 개별 SR을 연결하기 위해 직렬-병렬 연결과 온칩 인터커넥트를 사용하여 임피던스를 조정하고 더 나은 RF 전력 수확을 위한 방법을 개발하고 있습니다.

이 기술은 친환경적인 선택지를 제공합니다. 전자 기기를 자가 유지 가능하게 만드는 주변 에너지 수집을 활용합니다. 이 방법은 우리 주변 어디에나 있는 무선 신호를 사용하여 에너지 문제를 해결할 수 있습니다.