건국대학교(총장 송희영) 연구팀이 극소규모 산화아연 막대의 진동에서 발생하는 전압으로 전기를 생산할 수 있는 마이크로 발전 소자를 개발했다.

건국대 물리학부 이상욱 교수팀은 산화 아연 마이크로선을 이용한 고효율 마이크로 발전 소자를 개발해 에너지와 재료 과학 분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’지에 게재했다. 특히 이 연구는 캐나다 에너지컨설팅 회사 ‘리뉴어블 에너지 글로벌 이노베이션(Renewable Energy Global Innovation)’이 최근 중요 학술 논문으로 선정, 재인용해 해외 학계의 관심을 끌고 있다.

건국대 연구팀은 논문에서 수 마이크로미터 두께의 산화아연 막대를 공중에 매달아서 이 막대가 역학적 공명 진동을 할 때 산화아연의 압전 현상에 의해 전압이 발생하는 현상을 관찰해 산화아연 마이크로 선 소자의 나노 자가발전 가능성을 보고했다.

현재까지 산화아연을 이용한 발전 소자 연구에서는 산화아연 소자의 외부에서 비교적 큰 힘을 가해 구조를 변형시켰을 때 생성되는 전압을 얻어내는 방식을 사용했다.

그러나 이 교수 연구팀은 산화아연 막대 하나가 수십 나노미터 이하의 매우 작은 진폭으로 진동하는 순간 산화아연의 압전 현상에 의해 전압이 발생하는 것을 검출했고 그 전압의 크기가 기존에 연구되었던 전압 값 수준 이상으로 높은 값을 가지는 것을 확인했다.

이상욱 교수는 “이번 연구를 통해 지금까지의 마이크로 · 나노선 기반의 나노 발전 시스템의 효율성과 신뢰성 문제를 해결할 수 있을 것으로 전망 된다”며 “이러한 결과는 미래 신재생에너지 분야 중 특히 압전체 기반 발전 소자를 미래 나노 전자 시스템의 회로 내에 삽입하여 나노 시스템의 전원으로 직접 사용할 수 있는 가능성을 보여준 것으로 미래 에너지 산업에 기여할 수 있을 것으로 평가된다”고 말했다.

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