경희대학교는 김대원 전자공학과 교수 연구팀이 에너지 하베스팅과 스마트 헬스케어 분야에서 두 편의 연구 성과를 연이어 도출했다고 1일 밝혔다.
김재강 석사과정 학생과 조현우 박사가 각각 제1저자로 참여한 두 논문은 소재 분야 세계적 권위지인 'Advanced Functional Materials(IF 19.0, JCR 상위 5%)' 최신 호에 나란히 게재됐다.
김재강 석사과정 학생이 주도한 연구는 마찰전기 기반 발전기(DEG)와 자기탄성 발전기(MEG)를 결합한 '하이브리드 발전 소자(DTMG)'를 개발했다. 연구팀은 레이저로 가공한 불소화 그래핀(FLIG)을 전극 소재로 사용해 수변 환경에서의 전극 부식 문제를 해결했다.
외팔보(Cantilever)에서 착안한 탄성 지지체(ELS) 구조를 도입해 물방울의 충격만으로도 장시간 전기를 생산했다. 기존 연구가 물방울의 이온 에너지 수확에만 집중했던 것과 달리, 이온 에너지와 낙하 에너지를 동시에 활용해 발전 효율을 극대화한 것이 특징이다.
조 박사가 이끈 연구는 심장 박동의 미세한 움직임을 전기로 변환하는 '이식형 자가발전 소자(ACH-TENG)'를 개발하고, 이를 AI 기반 실시간 부정맥 모니터링 시스템과 결합했다. 아치(Arch)와 외팔보 구조를 융합해 체내의 제한된 공간에서도 기존 대비 최대 2.5배 높은 출력을 달성했으며, 나노스파이크 소재를 적용해 전기 출력 성능을 한층 더 끌어올렸다.
김 교수는 “에너지 하베스팅은 미래 유망한 기술로, 단순한 실증을 넘어 실제 상용화에 도달하는 것이 궁극적인 목표”라며 “물방울 에너지 응용 및 체내 무선 모니터링 시스템 등 실생활과 의료 현장에 적용할 수 있는 후속 연구를 계속 이어갈 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 4단계 BK21 사업과 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
권미현 기자 mhkwon@etnews.com