친환경 소재로 제작된 배터리와 회로의 응용 사례

NTT 코퍼레이션(NTT Corporation, 이하 ‘NTT’)(사장 겸 CEO: 시마다 아키라[Akira Shimada])과 도쿄대학 프론티어 과학대학원(GSFS)이 세계 최초로 희소 원소와 유해 물질이 없는 친환경 소재로 제작된 배터리와 회로로 통신 신호를 생성하는 데 성공했다.

사물 인터넷(IoT)의 확산으로 모든 종류의 사물이 장치로 변형되면서 서비스와 애플리케이션의 범위가 확대되고 있다. 그러나 센서 소자로 변형된 소모품을 폐기하는 과정에서 발생하는 환경 영향을 우려하는 목소리가 커지고 있다. NTT는 이러한 문제를 해결하기 위해 폐기로 인한 환경 영향이 적은 재료로 소자를 제작하는 방법을 연구·개발하고 있다.

NTT와 GSFS는 희소 재료와 유해 물질을 사용하지 않는 친환경 배터리를 개선하는 방안을 찾고 있다. 두 기관은 유기 반도체 기술로 친환경 회로를 이용한 새로운 개념 증명(PoC) 센서 소자를 제작했고, 이 같은 지속 가능한 재료를 이용해 세계 최초로 통신 신호를 생성하는 데 성공했다. 이 기술은 개봉 감지 센서 소자(예: 일회용 물병), 환자가 처방약을 복용했는지 확인하는 알약 포장 감지 센서 소자 또는 기상 관측 부표의 환경 영향을 줄이는 데 활용할 수 있다(그림 1 참조).

NTT는 2018년 비료 성분과 유기 재료로 ‘지구 환경을 생각하는 배터리(Return-to-the-Earth-Battery)’를 제작하고 작동시켜 이러한 개발을 위한 첫 걸음을 뗐다. 이후 두 기관은 폐기물 관리 분야 전문가의 조언을 받아 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있는 소재를 찾았다. 그리고 자원 가용성을 고려해 희소 원소를 사용하지 않고 유해 물질도 제거했다(표 1과 2 참조).

NTT 연구원들은 GSFS의 다케야 주니치(Junichi Takeya) 교수 연구팀과 협력해 이 재료로 친환경 회로를 만들었다. 연구진은 트랜지스터 제조 공정을 개발해 모든 전극을 탄소 재료로 만들어(탄소 전극 유기 트랜지스터) CMOS 아날로그 발진 회로와 디지털 모듈 회로에 사용했다. 또 3차원 전도성 다공 구조를 완성해 탄소를 전극으로 이용하고 배터리를 직렬화해 전압을 높였다.

NTT는 관련 기술을 꾸준히 개발하고 외부 기관 및 기업과 협력해 ‘환경 영향이 적은’ 고유한 사용 사례를 찾아 새로운 서비스를 구현할 계획이다. 연구에 관한 자세한 내용은 2022년 10월 7일부터 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)(링크: https://www.nature.com/articles/s41598-022-19387-y)에서 확인할 수 있다.

NTT Ltd. 개요

NTT는 기술을 적용하는 비즈니스를 통해 사회 문제를 영구적으로 해결한다고 믿는다. NTT의 혁신 정신은 150년 넘게 기업 문화로 계승되고 있으며 보다 자연스럽게 연결되고 지속 가능한 세상을 가능하게 하는 돌파구를 만들었다. NTT의 연구개발팀은 NTT가 운영하는 회사 및 파트너사와 통찰, 혁신 및 지식을 공유해 새로운 아이디어와 솔루션에 영감을 준다. 전 세계 NTT 연구소는 인공 지능, 광네트워크, 이론 양자 물리학, 암호학, 건강 및 의료 정보학, 스마트 데이터 플랫폼 및 디지털 트윈 컴퓨팅에 집중하고 있다. 세계 5대 글로벌 기술 및 비즈니스 솔루션 공급업체로 다양한 부서가 세계 190여 국가와 지역에 서비스를 제공한다. NTT의 고객으로는 포천 선정 글로벌 100대 기업의 75% 이상을 비롯해 전 세계 수천여 고객사와 커뮤니티가 있다. 자세한 정보는 웹사이트(https://www.rd.ntt/e/)참조.

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