투명하고 신축성 있는 ‘에너지 발전 소자’ 개발

[산업일보]
국내 연구진이 투명하고 신축성 있는 고분자 겔 단일층으로 구성된 마찰전기 나노발전기를 개발했다.

한국연구재단은 이주혁 교수 연구팀(대구경북과학기술원, 제1저자 박효식 석박통합과정)이 배진우 교수 연구팀(한국기술교육대학교, 제1저자 오승주 박사과정)과 협력해 이 같은 성과를 거뒀다고 최근 밝혔다.

또한 에너지 발전 소자로써 기계적 에너지를 수확할 수 있을 뿐 아니라, 전극 그리드 패턴 없이도 임의의 위치를 터치하면 그 위치를 감지할 수 있는 촉각센서로도 구현할 수 있었다고 덧붙였다.

마찰전기 나노발전기는 웨어러블 기기 등 신축성 있는 전자기기에 활용할 수 있다. 하지만 기판, 전극, 유전소재 등 최소 2가지 이상의 층으로 이루어져 있어 두께가 두껍다. 또한 유연성이나 투명성의 제한뿐만 아니라 제작공정도 복잡했다.

이에 연구팀은 가소제가 포함된 폴리염화비닐 겔을 사용했다. 이를 통해 투명하면서도 매우 잘 늘어나는 한 개 층의 고출력 마찰전기 나노발전기 개발에 성공했다.

이는 기계적 에너지를 전기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 접촉에 의한 에너지 발전 효율도 향상됨을 확인했다.

또한, 촉각센서의 위치 감지를 위해 필수적인 전극 그리드 패턴 없이 접촉 거리에 따라 마찰전기 출력이 변하는 특성을 활용했다. 이를 통해 접촉한 위치나 압력 등의 감지가 가능한 촉각 센서로의 활용 가능성을 보였다고 했다.

연구팀은 개발한 에너지 발전 소자에 대해 미래 유연전자소자의 에너지원으로 활용 가능성을 기대한다고 언급했다. 또한, 간단한 구조로 공정비용을 낮출 수 있어서 앞으로 꾸준히 연구를 지속한다면 가상현실, 전자스킨, 웨어러블 장치 관련 분야에도 적용 가능할 것으로 기대했다.