29일 한국연구재단에 따르면 국내 연구진이 압전체와 초고용량 축전지를 접목해 외부의 전원 없이 기계적인 움직임만을 활용해 에너지를 스스로 발전하고 동시에 저장하는 신기능의 일체형 축전지를 개발했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자지원)으로 수행됐다.
제주대 김상재 교수와 미국 조지아텍 왕종린 교수, 이승우 교수, 삼성정밀화학 김영수 박사가 공동으로 참여하고, 박사과정생인 아난다 구말라마도스와 발라스브라 마니암구말이 주도로 진행됐다.
그동안 축전지는 전기의 발전과 저장을 위해 서로 다른 적용기술과 물리적으로 분리된 장치로 이뤄져 있었고, 외부전원에 의한 전기의 공급이 반드시 필요했다.
연구진은 초고용량 축전지의 양극과 음극사이에 압전성을 가지는 격리막을 설치해 압전에 의한 자체발전과 동시에 에너지 저장이 가능한 전력소자를 개발해 외부의 전력공급 없이도 반영구적인 사용이 가능한 그린에너지원을 확보하는데 성공했다.
이번 성과를 응용하면 기존에 에너지 발전과 저장이 분리된 장치들을 일체화해 경량화, 소형화 할 수 있을 뿐 아니라 기계적인 외력, 바람이나 조력과 같은 자연적인 움직임에도 자체발전과 동시에 축전이 가능하게 된다.
연구진은 자체축전 전력소자에 간단한 손바닥 충격만으로도 300초간에 110 밀리볼트(mV)를 축전하여 LED를 밝히는데 성공했다.
연구진은 이번 연구로 외부발전기를 별도로 설치하지 않는 작은 크기와 자유자재로 구부릴 수 있는 특성 등 사물인터넷(IoT) 시대 소비자의 다양한 요구에 맞춰 새로운 디자인과 기능을 실현시켜 줄 수 있어, 웨어러블 기기 등 새로운 시장 창출로 정부의 창조경제 구현에도 일조할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
김상재 교수는 “본 연구에서 시연한 자체축전 전력소자는 별도의 전력발생장치가 없는 고립된 공간에서도 기계 혹은 자연의 작은 힘으로도 전기를 생산 및 저장이 가능하다”며 “얇고 경량의 유연하고 웨어러블한 차세대 휴대용 스마트 전자기기 뿐만 아니라, 외부전력의 공급이 어려운 재난·재해 발생 지역, 도서산간 지역의 소규모 그린전력원으로 활용이 가능하다”고 연구의의를 밝혔다. [제이누리=이재근 기자]
