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테크노트 한국연구재단, 물방울 기반 하이브리드 발전기 개발

경희대·한국기술교육대 연구팀 "기존 대비 발전량 30% 향상" 마치 트램펄린처럼 탄성이 있는 표면에 물방울을 떨어뜨려 기존 물방울 기반 발전기 효율을 획기적으로 높이는 하이브리드 발전기가 개발됐다. 한국연구재단은 경희대 최동휘 교수 연구팀이 한국기술교육대학교 박성제 교수, 라문우 교수와 함께 압축 좌굴 현상에 기반한 4차원 프린팅 공정 기술을 새롭게 제안, 이 공정을 활용해 떨어지는 물방울로부터 전기를 생산할 수 있는 물방울 기반 하이브리드 발전기를 개발했다고 6일 밝혔다. 물방울 기반 발전기는 물방울과 고체 재료가 접촉하면서 발생하는 정전기를 활용해 전기 에너지를 생산하는 소자다. 떨어지는 물방울은 자연환경에 존재하는 역학적 에너지원 중 하나로 이를 활용한 에너지 수확 기술은 2020년 처음 제안된 후 소형 전자기기의 분산형 전력원 등으로 활용 가능성이 높아 전기 에너지 생산량을 높이기 위한 연구가 활발하다. 연구팀은 기존 물방울 기반 발전기가 적용한 딱딱한 고체 표면 충돌 방식에서 벗어나, 탄성을 갖는 구조를 채택해 낭비되는 에너지까지 회수하는 실마리를 찾았다. 떨어지는 물방울이 고체 표면과 충돌하면서 낭비되는 에너지를 소자 내 탄성에너지 형태로 변환,

이창현 기자

2023-12-06 14:41

테크노트 DGIST 연구팀, '움직이면 전기 생산' 생체친화적 기술 개발

대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇 및 기계전자공학과 김회준 교수와 화학물리학과 홍선기 교수 공동연구팀이 생체친화적 방법으로 신체 움직임 같은 물리적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 물리적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기존의 기술은 대부분 인체에 유해한 납 성분을 포함하고 있어 인체에 활용할 수 없었다. 김·홍 교수팀은 인체에 적용 가능한 합성소재를 활용해 에너지 전환 기술을 개발했다. 해당 기술은 생체친화적 특성을 검증하기 위해 한 세포 생존율 테스트에서 생존뿐 아니라 번식도 가능한 것으로 나타나 인체에 적용해도 문제가 없는 것으로 확인됐다. 이 기술을 활용한 발전 소자를 신체 부위에 부착해 걷거나 움직일 때 실시간으로 에너지를 모을 수 있다. 김 교수는 "이 기술을 이용한 발전 소자는 최대 전압 20V, 전류 250㎁를 달성해 전자계산기나 손목시계 같은 소형 전자기기 전력원으로 활용할 수 있을 뿐 아니라 자가 발전 진동 센서로도 활용할 수 있어 광범위한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 에너지 분야 과학 저널 '나노에너지'(Nano Energy) 11월호에 실렸다. 헬로티 김진희 기자 |

김진희 기자

2022-11-12 17:25

테크노트 일상생활에서 전기를 생성하는 초박막 고효율 압전 소자 개발

DGIST 이성원, 장경인 교수팀, 일상생활에서 작은 인체의 움직임을 이용한 고효율 전기 발전장치 개발 성공 원격 의료 시스템의 필요성이 증가하면서, 전자피부형 센서에 장시간 지속적으로 에너지를 공급할 새로운 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 진동과 압력, 외부충격 등을 가하여 전기에너지로 변환하는 원리의 발전 방식인 압전 에너지 발전은 친환경 에너지인 물리적 움직임에서 전기를 얻을 수 있다는 장점이 있어 주목받고 있다. 그러나 현재 제작되고 있는 압전 에너지 발전 소자는 성능의 극대화를 위해 몸에 유해한 물질인 PZT 등을 사용하고 있기에 실제 인체에 적용하기 위해서는 보호막을 이용해야 하므로 소자의 총 두께가 증가하게 된다. 소자가 두꺼우면 작은 인체의 움직임에 의해 변형되기 어려우며, 피부에서 분리되는 등 효율적인 에너지 수확이 불가능하다. 이런 가운데 DGIST는 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 생체친화적 물질을 사용하여 소자 두께를 최소화하여 눈 깜빡임 등의 인체의 작은 움직임에서 효율적으로 전기 에너지를 얻는 데에 성공했다고 발표했다. DGIST 이성원 교수팀은 약 4마이크로미터의 초박막 형태로 압전 발전 소자를 제작, 착용자가

김진희 기자

2022-05-15 10:26