포스텍, 양파껍질 셀룰로스 성분으로 스마트 압전소자 개발

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포스텍(총장 김도연) 연구팀이 셀룰로오스 섬유질로 이뤄진 양파 껍질을 이용해 인체에 무해하면서 몸 속에 부착해도 거부 반응이 없는 고효율 압전 소자를 개발했다.

포스텍은 김진곤 화학공학과 블록공중합체 자기조립연구단 교수와 산딥 마이티 박사 연구팀이 인도 카라크푸르공대 카투아 교수 연구팀과 공동으로 화학 처리가 필요하지 않은 양파 껍질을 사용해 높은 전력 효율을 만드는 압전 소자를 개발했다고 15일 밝혔다.

김진곤 포스텍 교수
<김진곤 포스텍 교수>

압전 나노 발전 소자는 힘이나 자극이 가해졌을 때 압력을 전기로 바꿔 주는 소자다. 보통 힘을 가하면 양과 음으로 전하가 나뉘고, 표면의 전하 밀도가 변하면서 전기가 흐르는 압전 효과가 발생한다.

압전 소자로 양전하와 음전하 위치가 쉽게 어긋나 편극이 변화하는 결정 물질을 사용하면 일정한 방향에서 양과 음 전하의 이동 변화가 나타나 효율이 높은 전기를 생성할 수 있다.

압전 소자 기술이 적용된 소자를 신체나 기기에 부착해서 사람의 움직임이나 바람, 진동 등 일상에 다양하게 존재하는 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있다.

그러나 기존의 유해물질 방식을 이용한 소자로는 생분해성, 생체 적합성, 물질 합성이 어렵고 비용까지 많이 든다는 한계가 있었다.

김진곤 교수 연구팀이 개발한 양파껍질 셀루로스 성분 고효율 압전소자 개념도
<김진곤 교수 연구팀이 개발한 양파껍질 셀루로스 성분 고효율 압전소자 개념도>

연구팀은 셀룰로오스 섬유질의 정렬로 인한 결정성이 압전 효과를 낼 수 있을 것으로 보고 가정, 양파 껍질에서 에너지를 얻을 수 있다는 사실을 실험을 통해 확인했다. 이를 바탕으로 가벼운 나뭇잎 정도의 움직임만으로도 전기를 생산할 수 있을 정도로 민감하고 내구성도 뛰어나며 효율도 높은 소자를 개발했다.

김진곤 교수는 “환경오염 걱정 없는 자연 원료 자체로 전력을 생산할 수 있는 발전 소자를 개발했다는 것에 의미가 있다”면서 “앞으로 웨어러블 기기와 같은 차세대 디바이스 에너지 공급원 개발 기반이 될 것”이라며 기대감을 내비쳤다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com