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유연성 및 우수한 용량 유지율 확보…국내 특허 출원 마쳐

왼쪽부터 이재연 학생, 안건형 교수, 미시간-상해교통대 조율재 교수.

[대학저널 온종림 기자]경상국립대학교 융합기술공과대학 에너지공학과 안건형 교수 연구팀이 충전기 없이 셀프 충전이 가능한 스마트 섬유를 개발했다.

텍스타일을 이루는 섬유 기반 전자기기의 중요한 관심사는 충전기, 보조배터리 등 외부로부터 전력을 공급받는 것이 아니라 에너지 자립화 시스템(에너지 발전과 저장의 일체화)을 구축하고 그 기능을 지속적으로 향상시키는 것이었다.

에너지 자립화 시스템 실현을 위해 마찰전기 발전기와 에너지 저장시스템(슈퍼커패시터)의 혼합화 연구가 진행됐지만 마찰 발전기에서 생성된 교류 전기를 슈퍼커패시터에 충전하기 위해 직류 전기로 바꾸기 위한 정류기 및 외부 회로가 필요하다는 단점이 있었다.

안 교수 연구팀이 개발한 기술은 정류기와 외부회로 필요 없이 마찰 발전 전기를 이용해 슈퍼커패시터 전해질 내부의 전하를 유도하는 기술을 도입한 것이다. 또한 에너지 충전 시간을 단축하기 위해 마찰전기 발전기의 표면을 플라즈마 공정을 통해 다공성 구조로 제어했다.

이 과정을 통해 충전기가 필요 없이 자체적으로 급속 에너지 충전이 가능한 스마트 섬유를 성공적으로 개발했다. 이 스마트 섬유는 접고, 뒤틀고, 꼬아도 높은 에너지 저장 유지 성능을 보였다.

이번 연구는 미시간-상해교통대 조율재 교수와 공동연구로 얻은 결과물로 교신저자로 참여한 조 교수는 “이번에 개발한 스마트 섬유는 안정성 및 확장성을 겸비하고 있어 실제 웨어러블 소자로 적용 가능성이 높다.”라고 말했다.

안 교수는 “이번 연구는 4차 산업혁명에서 요구하는 미래형 스마트 섬유에서 반드시 해결해야 할 핵심 기술을 개발한 것”이라며 “에너지 충천 효율을 높여 인체 부착형 전자기기 또는 지능형 로봇 등 차세대 산업 분야에 다양하게 적용할 수 있는 원천기술”이라고 말했다.

석사과정 이재연 씨가 제1저자로 참여한 논문이 에너지 분야 세계적 학술지 나노 에너지 최신호에 게재됐다.

 

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