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박재영 교수팀…반영구적 친환경 전원으로 활용 기대
소음 없이도 고출력의 전기를 수확할 수 있는 마찰전기-전자기력 하이브리드 나노발전기와 응용 예시.
광운대학교 전자공학과 박재영교수 연구팀이 물리적 소음을 발생시키지 않고도 다양한 인체 움직임에서 저주파의 생체 역학적 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 고출력 하이브리드 에너지하베스팅 기술 개발에 성공했다.
지금까지 휴대용/웨어러블 전자기기와 웨어러블 의료 및 헬스케어 기기는 소형화, 지능화, 다기능화, 유연성에 중점을 두면서 기술 개발이 이루어져 왔다. 하지만 이러한 기기에 전원을 공급하는 데 사용되는 배터리는 장기간 지속 가능한 에너지를 공급할 수 없기 때문에 잦은 충전과 교체가 필요하다. 따라서 안전하고 환경친화적이며 지속 가능한 전력을 공급할 수 있는 고출력 에너지 하베스팅 기술 개발 연구가 최근에 많이 수행되고 있다.
마찰전기와 전자기력 에너지 하베스팅 기술을 하이브리드화 하는 것은 인체의 움직임과 주변의 진동과 같은 저주파수의 작은 크기의 물리적 진동에너지를 수확하는데 매우 효과적이다. 따라서 다양한 구조의 전자기력-마찰전기 하이브리드 나노발전기가 연구개발 및 발표되었으나, 소자가 동작시에 발생되는 많은 물리적 소음 때문에 응용 및 실용화에 한계가 있었다.
광운대 연구팀은 3D 프린팅 기술로 제작한 탄성 수지 스프링과 버 모양의 수성 폴리우레탄(수성PU: WPU)@실록신 나노 복합체를 사용하여 에너지 하베스팅 소자의 물리적 소음을 제거하였고, 인체의 움직임과 같은 저주파수의 다양한 진동에서도 전기를 효율적으로 수확할 수 있도록 했다.
또한 전자기력 기반 에너지하베스팅 소자와 3개의 마찰전기 나노발전기 소자(한 개의 슬라이딩 모드와 두 개의 접촉 모드)를 하나의 소자로 통합함으로써 소형화와 임의의 저주파 및 광대역 진동에서 고출력의 전기를 생산할 수 있도록 하였다.
이번 연구 결과는 세계 최고의 에너지 소재 및 소자 전문 저널인 엘시비어(Elsevier) 출판의 나노에너지 (Nano Energy, IF: 17.6)에 게재됐다.
출처 : 대학저널(전체기사보기)
https://dhnews.co.kr/news/view/1065573853146090
#3D프린팅#광운대#나노발전기
