배진우 한기대 교수팀, 고효율 마찰대전 나노발전기 개발

윤재욱 한기대 화학생명공학전공 박사과정, 배진우 교수, 가줄라 프라사드 연구교수.(왼쪽부터)/사진제공=한기대

한국기술교육대학교는 최근 배진우 에너지신소재화학공학부 화학생명공학전공 교수 연구팀이 분극 특성이 우수한 나노물질이 첨가된 고분자 나노 복합 재료를 이용해 '고효율 마찰대전 나노발전기'를 개발했다고 5일 밝혔다.

분극은 외부 전기장에 의해 원자나 분자의 전하가 재분포하는 현상을, 마찰전기 나노발전기는 두 물체가 접촉·마찰 시 발생하는 대전 현상을 이용해 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치를 의미한다.

마찰전기 나노발전기는 배터리 없이 사물인터넷 센서나 웨어러블 장치, 자가발전 전자소자 등에 활용할 수 있지만 에너지 변환 효율이 낮고 생산되는 전류가 미약하다는 한계가 있다.

배 교수팀은 마찰대전 효율을 향상하고 유실되는 전류를 최소화하기 위해 나노물질로 산화그래핀과 몰리브덴 황화물 나노입자를 각각의 고분자와 조합해 고분자 나노복합재료를 개발했다. 이어 고분자 나노복합재료를 마찰대전 층으로 활용, 기계-전기 에너지 변환 효율이 높으면서 전류의 손실도 최소화할 수 있는 마찰대전 나노발전기를 구현하는 데 성공했다.

배 교수는 "이번에 개발한 마찰대전 나노발전기는 가볍고 유연하다. 또 전기 생산율이 높아 GPS(Global Positioning System, 위성항법장치)와 같은 저전력 전자기기의 전원 장치나 초박막 터치 센서로 활용할 수 있을 것"이라고 설명했다.

배 교수팀은 연구책임자인 배 교수를 비롯해 가줄라 프라사드 연구교수(공동 제1저자), 윤재욱 박사과정(공동 제1저자), 우인선·오승주 박사과정 등으로 구성됐다.

한편 이번 연구는 △한국연구재단 이공분야기초연구사업(중견연구) △이공학학술연구기반구축사업 △4단계 두뇌한국(BK) 21 FOUR 사업 △산업부 소재부품기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 국제학술지 '나노 에너지'(Nano Energy)에 게재됐다.

한국기술교육대학교 전경./사진제공=한기대

권태혁 기자 taehkd@mt.co.kr