국제 저명 학술지 어드벤스드 에너지 머티리얼즈에 논문 게재
[대학저널 백두산 기자] 광운대학교 박재영 교수연구팀(전자공학)이 멕신/에코플렉서 복합 나노 신소재와 이를 코팅한 전도성 직물을 이용해 고출력의 인체 친화형 마찰전기 나노발전기와 웨어러블 센서 응용기술을 개발했다.
22일 박 교수연구팀에 따르면 마찰전기 나노발전기와 웨어러블 센서 응용기술은 기존의 나노발전기와 달리 제작된 디바이스는 우수한 신축성과 유연성, 방수 기능을 갖고 있으며, 손목과 팔꿈치, 무릎 등에 착용이 가능하고 비와 바람 등 주변 자연환경으로부터 고출력의 전기에너지를 수확할 수 있다.
따라서 다양한 휴대와 웨어러블 기기 및 산업 친환경 전원기술과 센서기술로 폭 넓게 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
최근에 시장에 출시되고 있는 다양한 센서와 웨어러블 장치, 사물 인터넷(IoT) 신제품의 소모 전력이 낮아짐에 따라 인체의 활동과 주변환경으로부터 버려지는 물리적·기계적 에너지를 전기에너지로 변환해 이차전지를 대신해 친환경 전원으로 사용하기 위한 웨어러블 에너지 하베스팅 기술이 큰 관심을 끌고 있다.
특히 다양한 에너지 하베스팅 기술 중 스마트 웨어러블 기기와 사물인터넷 적용을 위해 인체 활동과 작은 크기의 낮은 주파수 움직임 등 주변환경에서 높은 전압을 얻을 수 있는 섬유 혹은 직물기반의 마찰전기 나노발전기 연구가 최근 많이 이뤄지고 있다. 출력 효율이 높은 접촉-분리 모드 기반 마찰전기 나노발전기에 대한 연구가 주목을 받고 있다.
박 교수연구팀이 개발한 접촉-분리모드 기반 마찰전기 직물 나노발전기는 지금까지 보고된 나노발전기와 비교해 출력이 매우 높고, 유연성과 신축성, 기계적 안전성이 매우 뛰어나 다양한 휴대/웨어러블 기기와 사물인터넷의 친환경 전원 기술로 활용될 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 마찰전기 나노발전기는 물과 습기에 취약해 다양한 활용에 제한이 많았다.
박 교수연구팀은 이같은 문제를 필름 패키징 기술을 적용해 해결함으로써 우산과 우의, 신발 등 직물형 나노 발전기를 쉽게 부착해 일상생활과 자연환경에서도 고출력의 전기 에너지를 생산하는 데 성공했다.
제작된 나노 복합소재 기반 나노발전기는 에코플렉스 소재만으로 제작된 디바이스 보다 10배 높은 전압과 6배 높은 전류를 출력을 나타냈고, 4.5Hz의 주파수와 8N의 힘의 세기 조건 및 4.5MΩ의 부하저항에서 3.69mW의 높은 전력과 9.24W/m2의 높은 효율의 전력을 생산 할 수 있음을 실험을 통해 검증했다.
[저작권자ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]
