정건영 교수연구팀, 드론 및 전기자동차 보조 전원장치 활용 기대

[더팩트 ㅣ 광주=박호재 기자] 지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀이 친환경적 차세대 신재생 에너지원인 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발했다고 14일 발표했다.

이번에 개발된 전기 소자는 연속적으로 에너지를 공급할 수 있어 드론 및 전기 자동차의 보조 전원 장치로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 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 삽입하여 대전된 유전체에 의한 정전기유도를 향상시키고, 상부 전극을 위 아래 듀얼 모드로 구성하여 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 어려웠지만 연구팀은 유전체 사이에 금속을 삽입하여 전류를 약 12~15배 증가시켜 10배 이상의 생산 전력 밀도 특성을 확인하였다.

이번 연구성과를 LED 전구로 만든 ‘GIST’ 로고에 전원을 공급한 시연에 성공하며, 이를 통해 일상생활에 마찰 전기 소자를 이용한 에너지 공급 실현 가능성에 한걸음 가까워졌음을 증명했다.

정건영 교수는 "이번 연구는 현재 바람 기반 마찰 전기 소자의 낮은 출력 및 안정성 문제에 대한 극복 가능성을 제시하였다"고 밝히며 "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.

지스트 정건영 교수와 조성준 박사과정생(공동 제1저자), 신요섭 석사과정생(공동 제1저자)이 주도한 이번 연구는 한국연구재단과 지스트가 지원한 RISE 기관고유사업(GRI)의 일환으로 수행되었으며, 에너지 분야 저명 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 7월 25일자에 게재되었다

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