Advanced Materials
한국과학기술원(KAIST)은 12일 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 나노복합체를 이용해 복잡한 공정과 고비용 문제를 해결한 신개념 나노 자가발전기의 원천기술을 개발했다고 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 간단한 코팅 공정으로 만들어 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 면적도 쉽게 제작 가능해 공정이 복잡했던 기존의 한계를 극복했다는 게 연구팀의 설명이다.
나노발전기는 나노 크기(10억 분의 1m)의 물질을 사용해 전기를 생산하는 발전기로, 압전물질에 압력이나 구부러짐 등과 같은 물리적 힘을 가해질 때 전기가 발생하는 특성인 압전효과를 이용한다.
KAIST 이건재 교수
나노발전기 개발을 위한 압전물질은 2005년 미국 조지아공대 왕중린 교수팀이 세계 처음으로 제시하면서 적용한 ''산화아연(ZnO)''이 유일했으나, KAIST 이건재 교수 연구팀은 2010년 산화아연보다 15-20배 높은 압전 특성을 갖는 세라믹 박막물질인 ''티탄산화바륨(BaTiO3)''을 이용해 나노발전기 효율을 크게 향상시켰다.
연구팀은 이어서 진행된 이번 연구에서 수백 나노 크기의 고효율 압전 나노입자인 ''티탄산화바륨''과 비표면적이 크고 전기 전도성이 높은 ''탄소나노튜브'' 또는 ''산화 그래핀(RGO)''을 폴리머(polydimethylsiloxane, PDMS)와 섞은 후 간단한 코팅공정을 통해 넓은 면적의 나노발전기를 제작하는데 성공했다.
KAIST 이건재 교수는 "압전효과를 바탕으로 한 ''''나노 자가발전 기술''''은 적은 기계적 힘만으로도 전기를 생산할 수 있어 차세대 에너지 기술로 각광을 받고 있지만, 기존 기술로는 복잡한 제작공정, 고가의 비용문제, 소자크기의 한계성을 극복하지 못했다"며 "이번에 개발한 기술에 패키징 및 충.방전 기술을 융합하면, 반영구적으로 자가발전 및 저장이 가능한 새로운 형태의 에너지 시스템 개발에 응용될 수 있다"고 말했다.
이 연구결과는 재료분야 세계적 학술지인 ''Advanced Materials'' 6월호 표지논문으로 게재됐으며, 해외 1건, 국내 2건의 특허가 출원 및 등록됐다.