붙였다 떼는 것만으로 전기 신호 만드는 필름

UNIST 연구진 "스마트센서로 활용"

왼쪽부터 정훈의 교수, 이희진 연구원, 강동관 연구원, 강정화 연구원. UNIST 제공.

필름을 붙였다 떼는 것만으로도 전기 신호를 만드는 접착 필름이 개발됐다. 이 기술을 활용하면 도둑이 문을 여는 순간 경고음이 울리고, 액자가 떨어지기 전에 스마트폰에 알림이 가는 서비스가 가능해진다. 

울산과학기술원(UNIST)은 정훈의 기계공학과 교수팀이 접착력과 전기 출력을 동시에 조절할 수 있는 마찰전기 발전 필름을 새롭게 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 지난달 11일 게재됐다. 

마찰전기 발전은 두 물질이 접촉했다 분리될 때 전하가 이동하면서 전기를 발생시키는 것을 말한다. 연구팀은 이 원리를 접착 필름에 적용해 별도 전원장치 없이 붙였다 떼는 동작만으로 전기 신호를 만들어 낼 수 있게 했다. 

연구팀은 접착 필름에 'ㄷ'자 형태의 절개 패턴을 새겨 넣었다. 절개 패턴 덕분에 필름이 붙을 때는 더 단단히 붙고 뗄 때는 필름이 서로 떨어지면서 큰 힘이 생긴다. 필름이 떨어질 때 두 표면 사이에서 전하가 이동하면서 전기가 만들어진다.

절개 패턴이 붙는 힘을 키우고 떨이질 때의 움직임을 더 빠르고 강하게 만들어서 더 많은 전기를 만들어낼 수 있도록 해주는 구조다. 절개 패턴의 방향과 배열을 바꿔 붙는 방향이나 위치에 따라 출력과 접착력이 달라지도록 할 수 있다.  

연구팀은 다양한 방식으로 필름의 성능을 실험했다. 필름을 문틈에 부착한 뒤 문이 열리는 순간 발생한 전기 신호를 활용해 경고음을 울리는 시스템을 작동시켰다. 또 벽에 붙인 액자가 떨어지기 전 움직임을 감지해 스마트폰으로 경고를 전송하는 데도 성공했다. 컨베이어 벨트에 필름을 붙여 컨베이어 벨트가 역방향으로 잘못 회전할 때 전기 신호를 발생하도록 해 작동을 멈추기도 했다. 

정 교수는 "필름을 전기 신호를 만들어내는 스마트 센서로 전환시킨 것"이라며 "배터리 없이도 감지와 신호 생성을 동시에 수행할 수 있다"고 말했다. 그는 "단순한 구조의 감지 시스템에 적합하며 웨어러블 센서나 도난 방지 장치, 산업용 안전 시스템 등 다양한 분야로의 응용이 기대된다"고 덧붙였다. 
 

[정지영 기자 jjy2011@donga.com]