실제 제작한 바람 기반 마찰 전기 소자를 LED와 연결, 15.1 m/s 하에서 안정적으로 작동함을 확인했다.[지스트 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(지스트) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀이 친환경적 차세대 신재생 에너지원인 바람을 이용한 고성능의 마찰 전기 소자를 개발했다고 13일 밝혔다. 연속적으로 에너지를 공급할 수 있어 드론 및 전기 자동차의 보조 전원 장치로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번에 개발된 마찰 전기 소자는 바람의 운동에너지를 이용해 전기를 생산해 공해가 없고 유지비가 적게 들고 에너지를 지속 공급해 자가 발전 패러다임으로의 전환이 가능하다.

연구팀은 유전체(전기가 잘 통하지 않는 물질) 필름 사이에 하부 전극에 연결된 금속층을 삽입, 대전된 유전체에 의한 정전기유도를 높이고, 한 번의 진동 사이클 동안 두 번의 마찰이 가능한 구조를 갖는 바람 기반 마찰 전기 소자를 제작했다.

기존 바람 기반 마찰 전기 소자는 전압에 비해 낮은 전류값을 갖기 때문에 상용화하기 어려웠다. 연구팀은 유전체 사이에 금속을 삽입해 전류를 약 12~15배 증가시켜 10배 이상의 생산 전력 밀도 특성을 확인했다.

연구팀은 LED 전구로 만든 ‘GIST’ 로고에 전원을 공급한 시연에 성공, 이를 통해 일상생활에 마찰 전기 소자를 이용한 에너지 공급 실현 가능성을 높였다.

또 연구팀은 바람에 400 Hz 이상으로 펄럭이는 필름과 전극 간의 효과적인 접촉 마찰을 초고속 카메라를 통해 파악했다.

정건영 교수는 “이번 연구는 현재 바람 기반 마찰 전기 소자의 낮은 출력 및 안정성 문제에 대한 극복 가능성을 제시했다”면서 “향후 고층 빌딩 외부와 같이 접근이 힘든 장소에서의 저전력 장치 뿐만 아니라 전기 자동차나 드론의 보조 전력 장치 등에도 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’ 7월 25일자에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

신요섭 석사과정생, 조성준 박사과정생, 정건영 교수.[지스트 제공]