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TECH M

정전기로 충전하는 스펀지 나노발전기 개발…블루투스 센서 충전과 작동, 사물인터넷 응용 기대

2019-06-11박응서 기자

아래 왼쪽은  증기캡슐공정 원리로, 이를 이용해 아래 오른쪽과 같이 실리콘 스폰지를 제작한다. 아래 오른쪽은 현미경 사진. 사진제공 KIST

전자제품을 못쓰게 만들기도 하는 생활 속 정전기를 전기에너지로 바꾸는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구단 송현철 박사와 강종윤 단장 연구팀이 에너지 하베스팅 기술로 생활 속에 골칫거리인 정전기를 이용해 전기를 생산하는 스펀지 형태의 고내구성·고출력 나노발전기를 개발했다고 11일 밝혔다.

KIST 연구진은 증기캡슐공정(Vapor Capsulation Casting)을 이용해 물과 실리콘(PDMS, Polydimethylsiloxane)만으로 미세 기공을 가지는 실리콘 스펀지를 짧은 시간에 간단하게 만들 수 있는 방법을 개발했다. 미세 기공이 전체 표면적과 정전용량을 높여 정전기 발생량을 크게 증가시켰고, 이를 이용해 고내구성·고출력을 지니는 정전기 나노발전기를 개발했다.

기존의 나노발전기는 복잡하고 어려운 공정이 필요했다. 하지만 이번 KIST 연구진이 개발한 공정을 이용하면 제작 시간과 비용을 크게 단축할 수 있어 나노발전기 실용화를 앞당길 것으로 전망하고 있다.

KIST 연구진은 개발한 정전기 나노발전기를 이용해 실제 실내온도나 위치 등을 파악하는 블루투스 무선 센서를 작동시키는데 성공했다. 앞으로 4차산업혁명의 핵심기술 중 하나인 사물인터넷을 비롯해, 무선 센서 네트워크나 웨어러블 전자기기 자율전원으로 핵심 역할을 수행할 수 있을 것으로 보인다.

연구를 주도한 KIST 송현철 선임연구원은 “쉽고 간단한 공정으로 다공성 구조를 제작했다는데 큰 의의가 있다”며 “기존 에너지 하베스팅 발전장치보다 가격·성능·내구성 면에서 높은 경쟁력을 가진 혁신적인 제품이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

경희대 최덕현 교수와 공동연구로 진행한 이 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘나노 에너지’ 최신호에 게재됐다.

 

박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr