DGIST, 신축성 압전 에너지 수확기 개발
280배 높은 에너지 효율..웨어러블 기기 적용
280배 높은 에너지 효율..웨어러블 기기 적용
대구경북과학기술원(DGIST)은 장경인 로봇및기계공학과 교수팀이 3차원 형태의 신축성 압전 에너지 수확기를 개발했다고 9일 밝혔다.
에너지 수확기는 물체나 피부, 장기 등 신체 움직임을 활용해 전기에너지를 얻는 것으로, 마찰전기 효과와 압전 효과 등 두 가지 방식으로 나뉜다.
연구팀이 개발한 소자는 압전효과를 기반으로 피부의 탄력적인 움직임이나 관절 운동 등 신체 활동에서 전기를 생산한다. 기존의 압전 에너지 수확기는 대부분 유기물이나 복합물 기반 압전물질을 사용해 에너지 효율이 낮아 충분한 전기를 수확하지 못해 웨어러블 에너지 소자 활용에 한계가 있었다.
연구팀은 납(Pb), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti)이 결합한 세라믹 화합물인 'PZT'에 주목했다. PZT는 압전 성능이 뛰어나지만 단단하고 부서지기 쉬워 신축성 소자로 활용하기 어려웠다.
연구팀은 PZT를 변형에 민감하지 않은 3차원 구조로 설계해 높은 에너지 효율과 신축성을 동시에 확보했다. 또 소자의 전기에너지가 상쇄되지 않도록 전극을 구간별로 나눠 배치하는 곡률 특이적 결합 전극 설계를 도입해 기존 압전 에너지 수확기 대비 280배 이상 높은 에너지 효율을 달성했다고 연구팀은 설명했다.
장경인 DGIST 교수는 "앞으로 웨어러블 에너지 수확기의 상용화와 실질적 활용으로 이어질 수 있도록 연구를 지속하겠다"고 말했다.
이 연구결과는 나노분야 국제 학술지 'ACS 나노(12월)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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