별도 전원 없는 무전원 센서 구현… 리튬이온 배터리 충전까지 성공
  • ▲ 한국기술교육대 배진우 교수 연구팀이 개발한 ‘Silk/DAP-GO 전기방사 섬유 복합체 기반 TENG’ 개략도.ⓒ한기대
    ▲ 한국기술교육대 배진우 교수 연구팀이 개발한 ‘Silk/DAP-GO 전기방사 섬유 복합체 기반 TENG’ 개략도.ⓒ한기대
    한국기술교육대학교(총장 유길상) 화학생명공학전공 배진우 교수 연구팀이 실크 소재와 기능성 나노소재를 결합해 스스로 전기를 생산하는 마찰전기 나노발전기(TENG)와 무전원 센서 기술을 선보였다.

    최근 사물인터넷(IoT) 센서 보급이 확대되면서 외부 전력 공급 없이도 작동할 수 있는 자가발전 기술이 주목받고 있다. 

    연구팀은 그래핀 산화물에 특수한 기능기를 도입한 나노소재(DAP-GO)를 개발하고, 이를 실크 나노섬유와 결합해 전하 생성 능력은 높이고 소멸은 줄이는 데 성공했다.

    이번에 개발된 소자는 370V의 전압과 9.7μA의 전류를 기록했으며, 실제 상용 리튬이온 코인셀 배터리를 충전하는 성과를 거뒀다. 

    이는 일상적인 기계적 에너지를 전기에너지로 변환해 저장할 수 있는 실용적 자가발전 시스템의 가능성을 입증한 것이다.

    또한 연구팀은 이 기술을 활용해 신체 부착 없이도 움직임을 감지하는 비접촉 모션 센서를 구현했다. 

    주변 전기장 변화를 감지해 걷기나 달리기, 낙상 등 다양한 동작을 구분할 수 있어 스마트 보안 및 실내 활동 모니터링 분야에 폭넓게 활용될 전망이다.

    배진우 교수는 “주변의 물리적 변화를 에너지로 바꿔 저장하고, 이를 센서 시스템에 활용할 수 있는 기술을 제시했다는 점에 의미가 있다”며 “향후 비접촉 보안 시스템 등 다양한 IoT 응용 분야에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

    한편, 이번 연구는 과기정통부와 교육부의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 ‘어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials)’에 게재되었다.