[테크월드=방제일 기자] 지스트(광주과학기술원) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀이 친환경적 차세대 신재생 에너지원인 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발했다. 연속적으로 에너지를 공급할 수 있어 드론과 전기 자동차의 보조 전원 장치로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 개발된 마찰 전기 소자는 바람의 운동에너지를 이용해 전기를 생산하므로 공해가 없고 유지비가 적게 드는 장점이 있으며, 필요 에너지를 지속 공급해 자가 발전 패러다임으로의 전환이 가능하다.
연구팀은 유전체 필름 사이에 하부 전극에 연결된 금속층을 삽입해 대전된 유전체에 의한 정전기유도를 향상시키고, 상부 전극을 위-아래 듀얼 모드로 구성해 한 번의 진동 사이클 동안 두 번의 마찰이 가능한 구조를 갖는 바람 기반 마찰 전기 소자를 제작했다.
기존의 바람 기반 마찰 전기 소자는 전압에 비해 낮은 전류값을 갖기 때문에 상용화하기 어려웠다. 연구팀은 유전체 사이에 금속을 삽입해 전류를 약 12~15배 증가시켜 10배 이상의 생산 전력 밀도(3.28 mW/cm2) 특성을 확인했다.
본 연구성과를 LED 전구로 만든 ‘GIST’ 로고에 전원을 공급한 시연에 성공하며, 이를 통해 일상생활에 마찰 전기 소자를 이용한 에너지 공급 실현 가능성에 한걸음 가까워짐을 보였다.
아울러 연구팀은 바람에 400Hz 이상으로 펄럭이는 필름과 전극 간의 효과적인 접촉 마찰을 초고속 카메라를 통해 파악했다. 이에 따라 유전체 필름의 움직임에 따른 전기적 메커니즘을 완벽 분석했다.
정건영 교수는 “이번 연구는 현재 바람 기반 마찰 전기 소자의 낮은 출력과 안정성 문제에 대한 극복 가능성을 제시했다”면서, “향후 고층 빌딩 외부와 같이 접근이 힘든 장소에서의 저전력 장치(센서, 디스플레이 등) 뿐만 아니라 전기 자동차나 드론의 보조 전력 장치 등에도 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
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