정전기로 전자기기 충전 기술 개발…사물인터넷 자율전원 역할 기대

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증기캡슐공정 이용하여 물과 실리콘만으로 미세 기공을 가지는 실리콘 스펀지를 짧은 시간 내에 간단히 제작할 수 있는 방법

정전기는 우리 생활 속에서 때로는 불편한 존재 이기도 하다. 이러한 정전기를 비롯한 진동, 빛 등 우리 주변에서 버려지는 에너지들을 수확하여 전기 에너지를 만들 수 있다면 어떨까 ? 최근 신재생에너지로 에너지 전환기에 이르면서 버려지는 에너지를 수집해 전기로 바꿔주는 에너지 하베스팅기술이 전 세계적으로 크게 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 송현철 박사, 강종윤 단장 연구팀은 에너지 하베스팅 기술의 일종으로 생활 속 불편한 존재였던 정전기를 이용하여 실제 전자기기에 사용할 수 있는 전기를 생산하는 스펀지 형태의 고내구성·고출력 나노발전기를 개발했다고 밝혔다.

KIST 연구진은 증기캡슐공정을 이용하여 물과 실리콘만으로 미세 기공을 가지는 실리콘 스펀지를 짧은 시간 내에 간단히 제작할 수 있는 방법을 개발하였다. 형성된 미세 기공이 전체 표면적과 정전용량을 향상시켜 정전기 발생량을 크게 증가시켰으며, 이를 이용해 고내구성·고출력을 지니는 정전기 나노발전기를 개발하였다.

기존의 나노발전기는 복잡하고 어려운 공정이 필요했다. 하지만 이번 KIST 연구진이 개발한 공정을 이용하면 제작 시간과 비용을 크게 단축할 수 있어 나노발전기의 실용화를 앞당길 것으로 전망하고 있다. 또한 연구진은 증기캡슐공정의 변수들을 면밀히 조사하여, 새로운 특성을 가지고 있는 구조의 제어 방법을 확립하였는데, 이러한 다공성 실리콘 소재는 여러 연구 분야에 다양하게 활용 및 적용될 것으로 기대된다.

KIST 연구진은 개발한 정전기 나노발전기를 이용하여 실제 실내온도나 위치 등을 파악하는 블루투스 무선 센서 등을 구동하는데 성공했다. 향후 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 사물인터넷을 비롯하여, 무선 센서 네트워크나 웨어러블 전자기기의 자율전원으로써 핵심적 역할을 수행할 수 있을 것으로 보인다.

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