인체 움직임 활용 전기에너지로 전환 패치형 압전 소자 개발
충전 필요없어…인공심박조율기 등 활용분야 다양
충전 필요없어…인공심박조율기 등 활용분야 다양
일상적인 인체의 움직임을 전기로 바꿔주는 패치 형태 에너지 소자가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
서울대 김연상 교수(융합과학기술대학원ㆍ사진)와 정성윤 박사과정생 연구팀은 성균관대 김상우 교수, 한국과학기술연구원 강종윤 박사와의 공동연구를 통해 반복적으로 감거나 구부릴 때 발생하는 기계적 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 패치형 압전 에너지 수확소자를 개발했다고 밝혔다.
압전 에너지 수확소자는 진동이나 인체의 반복적인 움직임에서 전기에너지를 얻게 해주는 자가 발전 장치다. 친환경적이면서 소형ㆍ경량화가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 이전에 개발된 압전물질은 대형장비를 이용해 고온에서 제작해야 하고 인체에 유해한 중금속이 쓰이는 등 환경과 제조비용의 제한이 있었다.
하지만 연구팀이 이번에 간단한 화학반응을 이용해 친환경 무기물 압전반도체 용액을 만들고, 이 용액을 코팅한 후 저온 열처리하는 방식으로 압전박막을 만들었다. 전극을 실크스크린 기법으로 코팅하는 등 모든 공정을 용액공정에서 처리해 제조비용을 낮췄다. 이렇게 만든 소자는 유연한 패치 형태여서 활용 분야가 넓다. 옷에 붙일 수 있고, 무릎이나 팔꿈치 등의 인체 관절 움직임만으로 전기를 만들 수 있다.
유연 배터리와 결합하면 배터리 교환이나 충전이 필요 없는 반영구적 전기에너지 발생소자를 만들 수도 있다. 이렇게 만들면 인공심박조율기와 같이 전원이 필요한 신체 삽입형 의료 기기의 전원으로 활용될 수도 있다.
김 교수는 "향후 의류용 압전패치나 모바일 기기 등에 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부 글로벌프론티어 소프트일렉트로닉스연구단 등의 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 재료과학 분야 권위지인 `어드밴스드 머트리얼스(Advanced Materials)' 27일자에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
서울대 김연상 교수(융합과학기술대학원ㆍ사진)와 정성윤 박사과정생 연구팀은 성균관대 김상우 교수, 한국과학기술연구원 강종윤 박사와의 공동연구를 통해 반복적으로 감거나 구부릴 때 발생하는 기계적 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 패치형 압전 에너지 수확소자를 개발했다고 밝혔다.
압전 에너지 수확소자는 진동이나 인체의 반복적인 움직임에서 전기에너지를 얻게 해주는 자가 발전 장치다. 친환경적이면서 소형ㆍ경량화가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 이전에 개발된 압전물질은 대형장비를 이용해 고온에서 제작해야 하고 인체에 유해한 중금속이 쓰이는 등 환경과 제조비용의 제한이 있었다.
하지만 연구팀이 이번에 간단한 화학반응을 이용해 친환경 무기물 압전반도체 용액을 만들고, 이 용액을 코팅한 후 저온 열처리하는 방식으로 압전박막을 만들었다. 전극을 실크스크린 기법으로 코팅하는 등 모든 공정을 용액공정에서 처리해 제조비용을 낮췄다. 이렇게 만든 소자는 유연한 패치 형태여서 활용 분야가 넓다. 옷에 붙일 수 있고, 무릎이나 팔꿈치 등의 인체 관절 움직임만으로 전기를 만들 수 있다.
유연 배터리와 결합하면 배터리 교환이나 충전이 필요 없는 반영구적 전기에너지 발생소자를 만들 수도 있다. 이렇게 만들면 인공심박조율기와 같이 전원이 필요한 신체 삽입형 의료 기기의 전원으로 활용될 수도 있다.
김 교수는 "향후 의류용 압전패치나 모바일 기기 등에 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부 글로벌프론티어 소프트일렉트로닉스연구단 등의 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 재료과학 분야 권위지인 `어드밴스드 머트리얼스(Advanced Materials)' 27일자에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
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