한기대 배진우 교수 연구팀, 실크 기반 마찰발전기·무전원 센서 개발

한국기술교육대 배진우 교수 연구팀이 개발한 실크 기반 마찰발전기·무전원 센서 설명 그림(사진=한기대 제공)

한국기술교육대학교(총장 유길상) 화학생명공학전공 배진우 교수 연구팀이 실크 소재와 기능성 나노소재를 결합해 스스로 전기를 생산하는 마찰전기 나노발전기와 별도 전원 없이 작동하는 무전원 센서를 개발했다고 24일 밝혔다.

마찰전기 나노발전기는 서로 다른 두 물질이 접촉했다가 분리될 때 발생하는 정전기를 전기에너지로 바꾸는 기술로, 별도의 전원 없이 구동할 수 있어 차세대 센서 전원 기술로 주목받고 있다.

배 교수 연구팀은 그래핀 산화물에 방향족 아민 기능기를 도입해 성능을 높인 기능성 나노소재(DAP-GO)를 개발하고, 이를 실크 나노섬유와 결합한 복합 소재를 제작해 나노발전기(TENG)에 적용했다.

개발된 소자는 370V의 전압과 9.7μA의 전류를 구현했으며, 이를 활용해 상용 리튬이온 코인셀 배터리를 실제로 충전하는 데도 성공했다.

연구팀은 이 기술을 활용해 몸에 직접 부착하지 않아도 되는 비접촉 방식의 모션 감지 센서도 구현했다.

사람의 움직임에 따라 센서 주변의 전기장이 변하는 원리를 이용해 걷기, 달리기, 낙상 등 다양한 동작을 구분할 수 있음을 확인했다.

배진우 교수는 "최근 IoT 센서의 확산으로 외부 전원 없이 스스로 작동할 수 있는 자가발전 기술에 대한 관심이 높아졌다"며 "이번에 개발된 발전기와 센서를 통해 공간 기반 감지 시스템, 스마트 보안 모니터링, 실내 활동 인식 등 비접촉 IoT 환경에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 했다.


천안=하재원 기자