
움직임만으로 전기와 빛 만드는 자가발전 센서
움직임만으로 전기와 빛 만드는 자가발전 센서
국내 연구진이 움직임과 압력으로 전기와 빛을 동시에 만드는 새로운 시스템을 개발했다.
별도의 배터리가 필요 없어 재난 구조, 스포츠, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 보인다.
대구경북과학기술원(DGIST)의 김회준 로봇및기계전자공학과 교수와 정순문 에너지환경연구부 책임연구원 연구진,
미시라 남덴마크 대학교 교수 연구진이 국제 공동연구를 통해 전기와 빛을 동시에 생성하는 자가발전 센서를 개발했다고 21일 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 서스테이너블 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)’에 지난해 9월 게재됐으며, 12월호 표지 논문으로도 선정됐다.
마찰전기 나노발전기(TENG)와 기계 발광(Mechanoluminescence, ML)은 각각 외부 전력 없이 전기와 빛을 생성할 수 있는 친환경 에너지 기술로 주목받고 있다.
하지만 마찰전기 나노발전기의 경우 전기 출력 안정성이 낮고, 기계 발광은 빛이 지속되는 시간이 부족해 응용에 한계가 있었다.
이에 연구진은 움직임과 압력으로 전기와 빛을 동시에 생성하는 시스템을 개발했다.
고무와 같은 재질(폴리디메틸실록산, PDMS)에 빛을 내는 황화아연-구리(ZnS:Cu) 입자를 넣고, 은 나노선 기반 단일 전극 구조를 설계해 높은 효율성을 구현했다.
개발한 장치는 5000번 이상 반복해서 눌러도 성능이 떨어지지 않고, 최대 60V에 달하는 전압과 395㎁(나노암페어)의 전류를 안정적으로 생성할 수 있었다.
연구진은 “별도의 배터리가 필요 없어 친환경적이면서 지속 가능한 기술”이라며
“물 속이나 어두운 환경에서도 안정적으로 작동해 충격을 감지해 즉각적으로 신호를 보내는 헬멧,
움직임을 감지하는 손목 보호대, 물속에서도 구조 신호를 전달하는 장비 등에 적용될 수 있다”고 설명했다.
마찰전기 나노발전기(TENG)와 기계 발광(Mechanoluminescence, ML)은 각각
외부 전력 없이 전기와 빛을 생성할 수 있는 친환경 에너지 기술로 주목받고 있다.
하지만 마찰전기 나노발전기의 경우 전기 출력 안정성이 낮고, 기계 발광은 빛이 지속되는 시간이 부족해 응용에 한계가 있었다.
이에 연구진은 움직임과 압력으로 전기와 빛을 동시에 생성하는 시스템을 개발했다.
고무와 같은 재질(폴리디메틸실록산, PDMS)에 빛을 내는 황화아연-구리(ZnS:Cu)
입자를 넣고, 은 나노선 기반 단일 전극 구조를 설계해 높은 효율성을 구현했다.
개발한 장치는 5000번 이상 반복해서 눌러도 성능이 떨어지지 않고,
최대 60V에 달하는 전압과 395㎁(나노암페어)의 전류를 안정적으로 생성할 수 있었다.
김회준 교수는 “배터리가 없어도 움직임만으로 빛과 전기적 에너지를 동시에 만들어내고,
즉시 활용할 수 있는 기술이라는 점에서 큰 의미를 가진다”며 “특히 환경에 미치는 영향을 줄이면서도 긴급한 상황에서 실시간으로
신호를 보내는 기능까지 가능해 삶을 더 안전하고 지속 가능하게 만드는 데 기여할 것”이라고 말했다.