다목적 보조전원 활용 전기 나노발전 소자 개발
입력 : 2022. 03. 17(목) 15:32
조상윤 기자 sycho@ihalla.com
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제주대학교 해양시스템공학 배진호 교수 연구팀
세계 최고수준 저널 '나노 에너지'에 논문 게재
세계 최고수준 저널 '나노 에너지'에 논문 게재
제주대학교 연구진에 의해 열악한 환경에서도 다양한 휴대용 웨어러블과 생체이식형 전자기기들의 보조전원으로 활용될 수 있는 전기 나노발전 소자가 개발됐다.
제주대 해양시스템공학 배진호 교수(BK+ 빅데이터 기반해양융합전문인력사업단 단장) 연구팀은 제주대 기초과학연구소와 융합연구를 통해 'Metal organic frameworks (MOF-5)' 소재를 이용한 마찰전기 및 피에조전기 나노발전 소자를 개발했다고 17일 밝혔다.
마찰전기 나노발전기란 두 물체가 접촉 혹은 마찰시 발생하는 대전 현상을 이용해 역학적 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 장치다. 피에조전기 나노발전기는 결정판에 일정한 방향으로 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양전하와 음전하가 나타나는 현상을 이용해 전기에너지를 생산할 수 있는 장치를 말한다.
MOF-5는 우수한 열 및 화학적 안정성, 조정 가능한 다공성과 높은 표면적을 가지는 전자소자를 개발하는데 유용해 열악한 주위환경에 강인한 전자소자 개발을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다.
배진호 교수팀은 이러한 MOF-5 소재를 기반으로 마찰전기 나노발전 소자 및 피에조전기 나노발전 소자의 두 가지 발전 소자의 적용 가능성을 증명했다. 이 연구는 특히 MOF-5 소재를 적용해 고온 다습한 열악한 환경에서 전자기기의 안정적인 전기에너지원으로 사용 가능함을 보였다고 연구팀은 설명했다.
MOF-5로 제작된 마찰전기 나노발전소자는 최대 순간 전력 3174 μW를 생산하며 MOF-5로 제작된 피에조전기 나노발전소자는 5.76 μW의 최대 순간 전력을 생산한다. 또한 온도 및 습도 변화에 따른 다양한 환경 조건에서 안정된 특성을 보여줌으로써 주위환경 변화에 강인한 나노발전소자임을 증명했다.
배 교수팀은 "이러한 연구결과로 보아 이번 나노발전소자는 제주특별자치도와 같이 고온다습한 환경 속에서도 다양한 휴대용 웨어러블 및 생체이식형 전자기기들의 보조전원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다"고 설명했다.
이번 연구결과 논문(교신저자 배진호 교수, 메인 제1저자 샤우캇 리얀 알리 박사과정 대학원생, 공동 제1저자 사키브 카지 무하마드 박사)은 'Ultra-robust tribo- and piezo-electric nanogenerator based on metal organic frameworks (MOF-5) with high environmental stability'(환경에 매우 강인한 안정특성을 가지는 금속유기골격체 (MOF-5) 기반 마찰전기 및 피에조 전기 나노발전 소자 개발) 제목으로 세계 최고수준의 저널인 'Nano Energy(96권,(IF(Impact factor, 피인용지수) 17.881))'에 실렸다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원의 중견연구 및 교육부 지원의 제주대 기초과학연구소 자율운영중점연구지원사업단 지원으로 수행됐다.
제주대 해양시스템공학 배진호 교수(BK+ 빅데이터 기반해양융합전문인력사업단 단장) 연구팀은 제주대 기초과학연구소와 융합연구를 통해 'Metal organic frameworks (MOF-5)' 소재를 이용한 마찰전기 및 피에조전기 나노발전 소자를 개발했다고 17일 밝혔다.
마찰전기 나노발전기란 두 물체가 접촉 혹은 마찰시 발생하는 대전 현상을 이용해 역학적 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 장치다. 피에조전기 나노발전기는 결정판에 일정한 방향으로 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양전하와 음전하가 나타나는 현상을 이용해 전기에너지를 생산할 수 있는 장치를 말한다.
MOF-5는 우수한 열 및 화학적 안정성, 조정 가능한 다공성과 높은 표면적을 가지는 전자소자를 개발하는데 유용해 열악한 주위환경에 강인한 전자소자 개발을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다.
배진호 교수팀은 이러한 MOF-5 소재를 기반으로 마찰전기 나노발전 소자 및 피에조전기 나노발전 소자의 두 가지 발전 소자의 적용 가능성을 증명했다. 이 연구는 특히 MOF-5 소재를 적용해 고온 다습한 열악한 환경에서 전자기기의 안정적인 전기에너지원으로 사용 가능함을 보였다고 연구팀은 설명했다.
MOF-5로 제작된 마찰전기 나노발전소자는 최대 순간 전력 3174 μW를 생산하며 MOF-5로 제작된 피에조전기 나노발전소자는 5.76 μW의 최대 순간 전력을 생산한다. 또한 온도 및 습도 변화에 따른 다양한 환경 조건에서 안정된 특성을 보여줌으로써 주위환경 변화에 강인한 나노발전소자임을 증명했다.
배 교수팀은 "이러한 연구결과로 보아 이번 나노발전소자는 제주특별자치도와 같이 고온다습한 환경 속에서도 다양한 휴대용 웨어러블 및 생체이식형 전자기기들의 보조전원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다"고 설명했다.
이번 연구결과 논문(교신저자 배진호 교수, 메인 제1저자 샤우캇 리얀 알리 박사과정 대학원생, 공동 제1저자 사키브 카지 무하마드 박사)은 'Ultra-robust tribo- and piezo-electric nanogenerator based on metal organic frameworks (MOF-5) with high environmental stability'(환경에 매우 강인한 안정특성을 가지는 금속유기골격체 (MOF-5) 기반 마찰전기 및 피에조 전기 나노발전 소자 개발) 제목으로 세계 최고수준의 저널인 'Nano Energy(96권,(IF(Impact factor, 피인용지수) 17.881))'에 실렸다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원의 중견연구 및 교육부 지원의 제주대 기초과학연구소 자율운영중점연구지원사업단 지원으로 수행됐다.
