나노기술 및 정책 정보

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● 광운대학교 전자공학과의 박재영 교수 연구팀이 손끝의 터치만으로도 고출력의 전기를 생산하는 친환경 웨어러블 나노발전기를 개발

● 최근 사람의 움직임에서 발생하는 물리적 에너지를 전기로 변환하는 전원 플랫폼 기술이 주목을 받고 있지만, 기존의 마찰전기 나노발전기는 전자기기에 지속적으로 전원을 공급하는 데엔 출력이 낮아 안정적인 전원기술로 활용하는데는 한계

● 이에 연구팀은 은이 코팅된 전도성 직물과 높은 음전하 대전 특성을 갖는 멕신/실리콘(MXene/Silicone) 복합나노소재에 새로운 마이크로 구조 표면 처리 기술을 도입하여 이중면 접촉 기반의 고출력 마찰전기 나노발전기를 개발

● 특히, 고기압, 진공상태 등 공정 조건이 까다로운 기존의 마이크로구조 표면 처리 방법과 달리 해당 기술은 직물에서 직접 마이크로 표면 구조 제작이 가능

● 제작된 직물 기반 마찰전기 나노발전기는 다양한 크기의 형태로 재단해도 우수한 성능을 나타내었으며, 여러 신체 부위에 적용할 수 있는 반영구적 친환경 전원기술로의 활용 가능성을 입증

● 테스트 결과, 실리콘으로만 구성된 마찰전기 나노발전기 보다 전압과 최대 전류 밀도에서 각각 9.8배 및 20배의 성능 향상을 나타내었으며, 0.18MΩ의 부하 저항 조건에서 55.47 W/m2의 최대 전력 밀도를 나타냄.

※ 용어설명

- 멕신(MXene): 2차원 평면구조를 가지는 세라믹 물질로, 전이 금속에 탄소 또는 질소가 결합되어 있는 나노미터(nm) 두께의 층으로 구성된 신물질

※ Advanced Functional Materials 게재(2021.10.17.), “Fabric-Assisted MXene/Silicone Nanocomposite-Based Triboelectric Nanogenerators for Self-Powered Sensors and Wearable Electronics”

※ 과학기술정보통신부 한국연구재단(중견연구자지원, 해외우수과학자유치사업) 지원