잉크젯 방식 적용 플렉시블 압전소자 개발...박귀일 경남과기대 교수

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잉크젯 프린팅처럼 간단한 분사·코팅만으로 제조할 수 있는 플렉시블 압전소자가 개발됐다.

경남과학기술대(총장 김남경)는 박귀일 에너지공학과 교수팀이 소재를 분사·코팅하는 방식으로 유연 압전 소자 제조에 성공했다고 15일 밝혔다.

압전 소자는 외부 진동이나 압력, 구부러짐 등 기계식 변형 에너지를 전기로 바꿀 수 있다.

유연 압전 소자는 인체에 부착해 심장 박동, 눈 깜빡임, 들숨날숨 등 미세한 운동까지 전기에너지로 바꿀 수 있는 민감도 높은 발전 소자다.

그러나 기존의 압전 소자는 고온 열처리 과정을 거쳐 기판에 전사해야 하는 복잡한 공정과 대면적 제작이 어렵다는 한계, 고가의 소자 제작 비용 등으로 상용화에 어려움이 많았다.

박 교수팀은 잉크젯 프린터처럼 150나노미터(㎚)의 압전 입자를 포함한 잉크와 유기물을 플라스틱 기판에 차례로 도포하는 방식으로 유기-무기 하이브리드 압전 후막을 개발, 이 같은 문제를 해결했다.

잉크젯 프린팅 공정(왼쪽)과 박 교수팀이 개발한 플렉서블 압전발전소자(오른쪽)
<잉크젯 프린팅 공정(왼쪽)과 박 교수팀이 개발한 플렉서블 압전발전소자(오른쪽)>

하이브리드 압전 후막 개발에 이어 기판 상·하부에 전극막을 만들어 소자가 구부러질 때마다 약 7V의 전압과 3마이크로암페어(μA)의 전류를 생성하는 플렉시블 압전 소자를 완성했다.

잉크젯 프린팅 방식의 이 압전 소자 제조 기술은 특정 영역에 원하는 형태로 분사·코팅할 수 있기 때문에 유연 반도체, 배터리 및 센서 등의 제조에도 적용할 수 있다.

박귀일 교수는 “단일 공정으로 대면적 유연 압전 소자 제조에 성공한 것은 이번이 세계 처음”이라면서 “기존에 보고된 압전 소자 제작 기술의 한계도 극복했다”고 말했다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com