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다층박막 기반의 압전 나노발전기 구현기술 개발

(서울=연합뉴스) 김인철 기자 = 국내 연구팀이 바륨 티타네이트 나노입자와 고분자로 구성된 다층박막 필름을 이용해 전기에너지를 생성하는 '압전 나노발전기'를 구현하는 기술을 개발했다.

미래창조과학부는 고려대 화공생명공학과 조진한 교수와 김영훈 박사, 성균관대 신소재공학부 김상우 교수와 이근영 박사 연구팀이 이런 연구성과를 거뒀다고 18일 밝혔다.

압전 나노발전기는 누르거나 구부리는 등 외부에서 기계적 에너지를 가하면 이를 전기 에너지로 전환시킬 수 있는 나노미터(㎚) 크기의 소자다.

압력이나 전기장에 의해 전기분극의 방향을 바꿀 수 있는 바륨 티타네이트(BaTiO3) 나노입자는 압전 소자나 비휘발성 메모리 등의 다양한 전기 소자에 응용될 수 있지만 이를 위해서는 ㎚ 범위에서의 특성변화를 이해하는 것이 관건이었다.

연구팀은 직경 약 10㎚의 바륨 티타네이트 나노입자와 고분자 재료를 반복적으로 쌓아올린 수십∼수백㎚ 두께의 다층박막 필름을 제작한 뒤 이를 압전 나노발전기에 구현했다.

이 압전 나노발전기는 일정하게 누르는 힘을 반복적으로 가해주면 커패시터(축전지) 없이도 LED 소자를 구동할 수 있는 출력전압 1.8V, 출력전류 700㎁의 전기가 발생하는 것으로 확인됐다.

조진한 교수는 "박막의 두께나 사용된 나노입자의 크기, 고분자의 종류를 달리함에 따라 이러한 압전 성능을 조절할 수 있어 다양한 에너지 소자로의 응용 가능성이 더욱 넓어질 것으로 기대된다"고 말했다.

미래부 중견연구자지원사업 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 재료분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스' 온라인판 8월 18일자에 게재됐다.

다층박막 기반의 압전 나노발전기 소자의 제작 및 LED 소자 구동
다층박막 기반의 압전 나노발전기 소자의 제작 및 LED 소자 구동

aupfe@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2014/09/18 12:00 송고

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