한국기술교육대학교는 배진우 교수(교신저자)와 가줄라 프라사드 연구교수(공동1저자), 윤재욱 박사과정(공동1저자)로 구성된 연구팀이 ‘고효율 고분자 나노복합소재 기반 마찰대전 나노발전기(TENG)’를 개발하였다고 밝혔다. 탄소 나노 필러를 간단하게 표면처리하고 이를 유연하고 신축성 있는 고분자에 도입한 이 연구는 일상생활에서 버려지는 자투리 에너지를 높은 효율로 수확해 전원으로 활용할 수 있는 획기적인 방식을 채택한 것으로 다양한 분야에 응용될 것으로 예상된다.
마찰대전 나노발전기(TENG)는 서로 다른 두 물체가 접촉하고 분리될 때 만들어지는 양(+)전하와 음(-)전하의 이동 현상을 이용해 전기를 생산하는 에너지 변환 장치다. 충전이나 배터리 없이 자가발전이 가능해 사물인터넷 센서나 웨어러블 디바이스, 헬스 모니터링 센서, 자가발전 전자소자 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
하지만 낮은 기계-전기 에너지 변환 효율과 상대적으로 낮은 전력밀도를 가지고 있어 상업화에 어려움을 겪어 왔다. 이에 연구팀은 두 개의 마찰층에 각각 양전하와 음전하를 띠도록 탄소 나노 필러를 표면처리하여 높은 기계-전기 에너지 변환 효율과 전력밀도를 가지면서, 고분자 소재가 가진 부드럽고 잘 늘어나는 특성을 온전히 활용한 고성능 나노발전기(TENG)를 처음으로 개발했다. 이번에 성공한 연구성과는 전원이 공급되지 않는 플렉서블·웨어러블 디바이스, 전자 피부, 의료용 센서 등의 차세대 사물인터넷 디바이스 및 첨단 센서 분야 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, 교육부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야기초연구사업 (중견연구) 사업 및 4단계 두뇌한국(BK)21 사업과 산업통상자원부와 한국산업기술평가관리원이 추진하는 소재부품기술개발사업의 지원으로 수행했다.