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03.29 (금)

GIST, 바람 불면 불이 켜지는 마찰 전기소자 개발

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유전체 사이에 금속층 삽입, 고성능 소자 개발

드론, 전기자동차 등 보조 전원장치 활용 기대

뉴시스

[광주=뉴시스] 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 연구팀이 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발, 13일 연구성과를 발표했다. (사진=GIST 제공) 2020.08.13photo@newsis.com

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[광주=뉴시스] 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀이 친환경적 차세대 신재생 에너지원인 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발했다고 13일 밝혔다.

연속적으로 에너지를 공급할 수 있어 드론이나 전기 자동차의 보조 전원 장치로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

새로 개발된 마찰 전기소자는 바람의 운동에너지를 이용해 전기를 생산, 공해가 없고 유지비가 적게 드는 장점이 있고, 필요에너지를 지속적으로 공급해 자가발전 패러다임으로의 전환이 가능하다.

연구팀은 유전체 필름 사이에 하부전극에 연결된 금속층을 삽입해 대전된 유전체에 의한 정전기유도를 향상시키고, 상부전극을 위아래 듀얼 모드로 구성해 한 번의 진동 사이클 동안 두 번의 마찰이 가능한 구조를 갖는 바람 기반 마찰 전기소자를 제작했다.

기존의 바람 기반 마찰 전기소자는 전압에 비해 낮은 전류값을 갖기 때문에 상용화하기 어려웠다. 연구팀은 유전체 사이에 금속을 삽입, 전류를 12~15배 증가시켜 10배 이상의 생산전력 밀도 특성을 확인했다. LED전구로 만든 GIST 로고에 전원을 공급한 시연에도 성공했다.

아울러 연구팀은 바람에 400㎐ 이상으로 펄럭이는 필름과 전극 간의 효과적인 접촉 마찰을 초고속 카메라를 통해 파악했다. 유전체 필름의 움직임에 따른 전기적 메커니즘을 완벽하게 분석했다는 게 연구팀의 판단이다.

정건영 교수는 "바람 기반 마찰 전기소자의 낮은 출력과 안정성 문제에 대한 극복 가능성을 제시한 데 의의가 있다"며 "앞으로 고층빌딩 외부와 같이 접근이 힘든 장소에서의 센서나 디스플레이 등 저전력 장치 뿐만 아니라 전기차나 드론의 보조 전력장치 등에도 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

정건영 교수와 조성준 박사과정생(공동 제1저자), 신요섭 석사과정생(공동 제1저자)이 주도한 이번 연구는 한국연구재단과 GIST가 지원한 RISE 기관고유사업(GRI) 일환으로 수행됐으며, 에너지 분야 저명 국제 학술지 나노에너지(Nano Energy)에 7월 25일자에 게재됐다.
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[광주=뉴시스] 송창헌 기자 = 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발, 13일 연구성과를 발표한 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 연구팀. 왼쪽부터 신요섭 석사과정생, 정건영 교수, 조성준 박사과정생. (사진=GIST 제공) 2020.08.13photo@newsis.com

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◎공감언론 뉴시스 goodchang@newsis.com

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