신축·유연성 갖춘 에너지 발전소자

대구경북과학기술원은 투명하고 신축성 있는 고분자 겔을 이용해 단일 층으로 구성된 마찰전지 나노발전기를 개발했다. 연구재단 제공

유연하고 잘 늘어나는 특성이 있어서 웨어러블, 스트레처블 기기 등 유연 전자소자의 에너지원으로 활용할 수 있는 에너지 발전 소자가 개발됐다.

한국연구재단은 이주혁 대구경북과학기술원(DGIST) 교수 연구팀과 배진우 한국기술교육대 교수팀이 공동으로 투명하고 신축성 있는 고분자 겔 단일층으로 구성된 '마찰전기 나노발전기'를 개발했다고 3일 밝혔다.

마찰전지 나노발전기는 압력, 진동, 풍력 등 버려지는 에너지를 수확해 전기에너지로 변환하는 소자로, 전원공급장치 활용 가능성 측면에서 주목받고 있다. 하지만 기존 마찰전기 나노발전기는 기판, 전극, 유전소재 등 최소 2가지 이상의 층으로 이뤄지다 보니 두께가 두껍고 유연성이나 투명성에 한계가 있었다.

연구팀은 플라스틱을 유연하게 만들어 주는 '가소제'가 포함된 폴리염화비닐 겔을 사용해 투명하면서 잘 늘어나는 한 개 층의 마찰전기 나노발전기를 구현했다. 이 나노발전기는 단단하고 불투명한 폴리염화비닐(PVC)에 가소제를 넣어 제작한 PVC-겔에 비해 투명도는 91% 우수하고, 신축성은 약 3배 정도로 우수하다. 또한 가소제가 포함돼 음의 마찰 전기특성이 강해져 전기전도도가 향상됐다.

연구팀은 전극 그리드 패턴 없이도 임의의 위치를 터치하면 그 위치를 감지할 수 있는 촉각센서로 구현하는 데 성공했다.

이주현 DGIST 교수는 "구조적으로 간단해 공정 비용이 줄어드는 만큼 향후 가상현실, 전자스킨, 웨어러블 장치 등에 폭넓게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(지난 5월 26일)' 온라인판과 표지 논문으로 실렸다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr