국내 연구진 ‘압전소자’개발…웨어러블 혁신 앞당기나

국내 연구진이 나노와이어를 늘려서 전기를 생산하는 발전기를 개발했다. 이를 스타킹에 적용하면 보행 중 발전이 가능해 웨어러블 컴퓨터 등 몸에 지니는 기기의 전원으로 활용할 수 있다.
이건재 KAIST 신소재공학과 교수와 고승환 서울대 기계공학과 교수 공동 연구진은 기존 길이보다 2~3배 이상 잡아 당겨도 끊어지지 않으면서 안정적으로 전기를 생산할 수 있는 ‘압전소자(압력이 가해지면 전기가 발생하는 소자)’를 개발했다고 15일 밝혔다.
휘어지면서 잘 늘어나는 전자기기는 휘어지는 디스플레이나 스마트폰 등에 적용이 가능한 기술로 평가받고 있다. 또 웨어러블 기기처럼 무릎이나 팔꿈치 등 관절 부위에 적용하는 기술도 개발되고 있다. 이 기술의 핵심은 반복 사용해도 기능이 떨어지지 않는 안정성이다.
연구진은 가느다란 선(나노와이어)을 여러 개 연결해 늘어나도 압전소자 기능이 떨어지지 않는 기술을 개발했다. 수십~수백 개 나노와이어가 서로 무수히 붙어 있다보니 늘어난다 하더라도 서로 연결돼 전극이 정상적으로 작동할 수 있다. 이 발전기를 손으로 잡고 기존 길이보다 2.5배 이상 늘렸을 때 발생하는 전기는 4V(볼트)나 된다. 또한 연구진은 104번 이상 반복해서 잡아당겨도 전기가 발생하는 능력이 떨어지지 않아 안정성 측면에서도 우수하다고 전했다.
이처럼 늘어날수록 전기를 생산할 수 있는 기기는 산업 분야에 다양하게 적용될 수 있다. 스타킹처럼 늘어나는 옷에 적용한다면 걸어다니면서도 전기를 생산할 수 있어 언제 어디서나 전자기기 충전이 가능하다. 또한 스프링과 같은 부품에 장착할수도 있어 로봇, 자동차 등 다양한 산업에 활용될 수 있다. 이 교수는 “3배 가까이 늘어나도 전기를 생산하며 이처럼 안정성을 확보한 기술은 많지 않다”며 “늘어나면서도 전기를 생산할 수 있는 개념을 처음 제시했다는 점에서 의미있는 연구결과”라고 덧붙였다. 연구결과는 국제분야 재료학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼스’ 최신호에 게재됐다.
[원호섭 기자]