DGIST 연구팀, 생체친화적 자가발전센서 기술 개발

[대구=뉴시스] DGIST 공동 연구팀이 인체에 무해한 소재를 활용한 고효율 압전 에너지 하베스팅 기술을 개발했다. (사진 = 대구경북과학기술원 제공) 2022.11.10. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[대구=뉴시스] 김정화 기자 = DGIST 공동 연구팀이 인체에 무해한 소재를 활용한 고효율 압전에너지 하베스팅 기술을 개발했다. 신체에 부착해 에너지 생성은 물론 운동자세 진단까지 가능하다.

10일 대구경북과학기술원(DGIST)에 따르면 김회준 로봇및기계전자공학과 교수, 홍선기 화학물리학과 교수 공동 연구팀이 생체친화적인 페로브스카이트 소재를 활용한 고효율 압전에너지 하베스팅 기술을 개발했다.

신체의 움직임과 같은 물리적인 에너지원을 전기 에너지로 전환시키는 압전에너지 하베스팅 기술은 높은 에너지 효율과 다양한 소재로의 활용이 가능하기에 차세대 에너지원으로 꼽히고 있다.

기존 압전 소재들은 대부분 인체에 유해한 납 성분을 포함해 압전에너지 하베스팅 기술은 소형 전자기기의 전력원으로 활용이 됐으나 인체에 활용하기에는 안정성 문제가 있었다.

이에 연구진은 기존 기술 및 소재의 한계를 돌파하기 위해 인체에 적용 가능한 생체적합성 소재 중 우수한 압전성을 지닌 CTO 소재를 합성하고 이의 자세한 전기적, 물리적, 열적 특성을 분석했다. 압전 폴리머인 PVDF 소재와 혼합해 유연하고 외부의 충격에 강인한 복합소재를 개발하는데 성공했다.

생체친화적 특성을 검증하기 위해 세포 생존율 테스트(cell viability test)를 진행한 결과 개발한 복합소재는 높은 생존율뿐 아니라 세포 번식력을 보여주어 인체에 적용해도 문제가 없음을 확인했다.

개발한 압전에너지 발전 소자는 최대 전압 20V, 전류 250nA를 달성해 전자계산기, 손목시계와 같은 소형 전자기기의 전력원으로 활용할 수 있다. 물체의 진동에서 발생하는 운동에너지를 수확해 자가발전 진동 센서로의 활용 가능성도 검증해 더욱 폭넓은 범위에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

김회준 교수는 "생체친화적 소재에도 우수한 압전 특성이 존재한다는 것을 증명했으며 이를 통해 기존 재료의 한계를 뛰어넘을 수 있다는 부분에 큰 의미가 있다고 생각한다"며 "차세대 친환경 에너지원의 개발에 도전하고 나아가 외부전력이 필요 없는 자가발전 센서 시스템 연구도 지속할 것"이라고 말했다.

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