DGIST(대구경북과학기술원) 김회준·홍선기 교수 연구팀이 개발한 고효율 압전 에너지 하베스팅 기술 연구개념도.

 

[대학저널 온종림 기자]DGIST(대구경북과학기술원) 로봇및기계전자공학과 김회준 교수·화학물리학과 홍선기 교수 공동 연구팀이 생체친화적인 페로브스카이트 소재를 활용한 고효율 압전 에너지 하베스팅 기술을 개발했다.

압전 에너지 하베스팅 기술은 높은 에너지 효율과 다양한 소재로의 활용이 가능하기에 차세대 에너지원으로 꼽히고 있다. 그러나 대부분 인체에 유해한 납 성분을 포함하고 있기 때문에 인체에 활용하기에는 안정성 문제가 있었다.

연구팀은 인체에 적용 가능한 생체적합성 소재 중 우수한 압전성을 지닌 CTO 소재를 합성하고, 이의 자세한 전기적·물리적·열적 특성을 분석했다. 또한 압전 폴리머인 PVDF 소재와 혼합해 유연하고 외부의 충격에 강인한 복합소재를 개발하는데 성공했다.

생체친화적 특성을 검증하기 위해 세포 생존율 테스트를 진행한 결과, 개발한 복합소재는 높은 생존율뿐 아니라 세포 번식력을 보여줘 인체에 적용해도 문제가 없음을 확인했다.

연구에 적용된 소재는 인체에 적합한 소재인 만큼 신체 부위에 부착해 걸음걸이와 몸의 움직임 등에서 실시간으로 에너지를 수확할 수 있었다. 특히 발바닥에 센서를 부착하고 간단한 줄넘기 운동을 실시해 사용자의 운동능력과 줄넘기 자세를 평가하는 자가발전 센서로서 활용 가능성도 시사했다.

김 교수는 “이번 연구를 발판으로 차세대 친환경 에너지원의 개발에 도전하고, 나아가 외부전력이 필요 없는 자가발전 센서 시스템 연구도 지속할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 한에너지 분야의 세계적 과학 저널 ‘Nano Energy’ 11월 호에 게재됐다.

 

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