나노기술 및 정책 정보

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● 경희대학교 웨어러블융합전자연구소 유재수 교수 연구팀은 일상에서 버려지는 운동에너지를 전기에너지로 전환할 수 있는 나노 발전소자를 개발

● 기계적 에너지는 ‘걷기’, ‘달리기’와 같이 다양한 일상 속 활동으로 생성되고, 쉽고 풍부하게 생성되는 장점이 있지만, 에너지 활용도는 낮았던 상황

● 연구팀은 일상에서 많이 발생하는 기계적 에너지인 회전에너지에 주목해 나노 발전 소자를 개발했으며, 해당 소자는 마찰전기와 정전기 유도 메커니즘인 마찰전기 나노 발전 원리를 활용해 회전에너지를 전기·전력으로 전환하고, 전력을 공급 

● 기존 나노 발전소자의 전기 출력이 낮은 단점을 개선하기 위해 연구팀은 정전기를 강하게 유도하는 강유전성 물질(NaNbO3)을 새로 합성하고 서로 다른 마찰 유전성 고분자와 섞었고, 그 결과 마찰 유전성 고분자 필름의 유전율이 높아져 전기 출력이 향상

● 연구팀은 개발한 나노 발전소자를 자전거에 설치해 회전에너지를 수확했으며, 자전거 페달을 밟을 때 발생한 회전에너지가 나노 발전소자를 거쳐 전기로 전환되고, 전환된 전기는 자전거에 달린 속도계 액정디스플레이에 직접 전원을 공급

● 테스트 결과, 다양한 조건에서 실험한 결과 개발한 나노 발전소자가 전기를 안정적으로 출력한 것을 확인했고, 앞으로 다양한 휴대용 전자 장비에 활용될 것을 기대 

※ 용어 설명

- 나노 발전소자: 나노크기(nm)의 물질을 이용해 인체의 움직임 등과 같이 일상에서 흔히 발생하는 기계적 에너지로부터 전기 에너지를 수확(Harvesting) 

※ Nano Energy 게재(2021.06.23.), “3D printed bidirectional rotatory hybrid nanogenerator for mechanical energy harvesting”

※ 교육부(이공분야 대학 중점 연구소 사업) 지원