‘자투리 생활에너지’ 고효율 안정적 전원 공급…한기대 연구팀 개발

-배진우 교수 연구팀, ‘고효율 마찰대전 나노발전기 개발’
-배터리 없이 안정적 전원 공급, 웨어러블 디바이스 등 적용기대

(a)는 양전하와 음전하로 탄소 나노 필러를 표면 처리해 제작된 나노복합소재의 마찰대전 층을 그림으로 설명하고 있으며, (b) 마찰대전 나노발전기를 이용한 ‘KOREATECH’LED 성능을 보여주고 있따. 한기대 제공

한국기술교육대학교(총장 유길상)는 배진우 교수와 가줄라 프라사드 연구교수, 윤재욱 박사과정으로 구성된 연구팀이 고효율 고분자 나노복합소재 기반의 ‘마찰대전 나노발전기(TENG)’를 개발하였다고 24일 밝혔다.

이번 연구 결과는 생활에서 버려지는 자투리 에너지를 높은 효율로 수확해 전원으로 활용할 수 있는 방식을 채택해 배터리 없이 안정적인 전원 공급이 필요한 웨어러블 디바이스 적용 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다.

24일 한기대에 따르면 연구팀은 탄소 나노 필러를 간단하게 표면처리하고 이를 유연하고 신축성 있는 고분자에 도입해 TENG를 개발했다.

TENG는 서로 다른 두 물체가 접촉하고 분리될 때 만들어지는 양(+)과 음(-) 전하의 이동 현상을 이용해 전기를 생산하는 에너지 변환 장치다. 하지만 낮은 기계-전기 에너지 변환 효율과 상대적으로 낮은 전력밀도로 상업화에 어려움을 겪고 있다.

연구팀은 탄소 나노 필러를 표면 처리해 높은 기계-전기 에너지 변환 효율과 전력밀도를 가지면서, 고분자 소재가 가진 부드럽고 잘 늘어나는 특성을 온전히 활용한 고성능 TENG를 첫 개발했다.

한기대 관계자는 “연구성과는 전원이 공급되지 않는 플렉서블·웨어러블 디바이스, 전자 피부, 의료용 센서 등의 차세대 사물인터넷 디바이스 및 첨단 센서 분야 등에 적용이 가능하다”고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 교육부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야기초연구사업 (중견연구) 사업 및 4단계 두뇌한국(BK)21 사업과 산업통상자원부와 한국산업기술평가관리원이 추진하는 소재부품기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널 (Chemical Engineering Journal)’온라인판에 6월 23일 게재됐다.

천안 이종익 기자

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