[아이뉴스24 정종윤 기자] 국내 대학 연구팀이 우수한 분극 특성의 나노 물질이 첨가된 고분자 나노 복합 재료를 이용해 ‘고효율 마찰대전 나노발전기’를 개발했다.
한국기술교육대학교는 배진우 교수(에너지신소재화학공학부 화학생명공학전공) 연구팀이 최근 높은 마찰 극성을 가지면서 낮은 전기적 손실을 통해 높은 출력과 에너지 변환 효율의 특성을 나타내는 마찰대전 나노발전기를 개발했다고 4일 밝혔다.
연구팀에 따르면 기존 마찰전기 나노발전기는 두 물체가 접촉 혹은 마찰시 발생하는 대전 현상을 이용해 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 작은 규모의 장치다.
배터리가 필요 없어 사물인터넷 센서나 웨어러블(wearable) 장치, 자가발전 전자소자 등 분야에 활용할 수 있지만 에너지 변환 효율이 낮고 생산되는 전류가 미약해 응용에 어려움을 겪어왔다.
연구팀은 마찰대전 효율을 증가시키면서 수확되지 못하고 유실되는 전류를 최대한 줄이기 위해 나노 물질로 산화 그래핀과 몰리브덴 황화물 나노입자를 각각의 고분자와 함께 조합해 고분자 나노복합재료를 개발했다.
또 개발된 고분자 나노복합재료를 마찰대전 층을 활용, 기계-전기 에너지 변환 효율이 높으면서 전류의 손실도 최소화할 수 있는 마찰대전 나노발전기를 구현하는 데 성공했다.
배진우 교수는 “이번에 개발된 마찰대전 나노발전기는 가볍고 유연하며, 전기 생산 효율이 높아 위성항법장치(GPS)와 같은 저전력 전자기기의 전원 장치나, 초박막 터치 센서로 활용이 가능할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업(중견연구), 이공학학술연구기반구축사업, 4단계 두뇌한국(BK)21 FOUR 사업과 산업통상자원부 소재부품기술개발사업 지원을 받아 진행됐다.
연구진으로는 배진우 교수(연구책임자), 가줄라 프라사드 연구교수(공동 1저자), 윤재욱 박사과정(공동 1저자), 우인선·오승주 박사과정생이 참여했다.
연구 성과는 국제적 학술지인 ‘나노 에너지 (Nano Energy)’에 지난 1일 게재됐다.
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