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미래창조과학부는 고려대 화공생명공학과 조진한 교수와 김영훈 박사, 성균관대 신소재공학부 김상우 교수와 이근영 박사 연구팀이 이런 연구성과를 거뒀다고 18일 밝혔다.

 

압전 나노발전기는 누르거나 구부리는 등 외부에서 기계적 에너지를 가하면 이를 전기 에너지로 전환시킬 수 있는 나노미터(㎚) 크기의 소자다.

 

압력이나 전기장에 의해 전기분극의 방향을 바꿀 수 있는 바륨 티타네이트(BaTiO3) 나노입자는 압전 소자나 비휘발성 메모리 등의 다양한 전기 소자에 응용될 수 있지만 이를 위해서는 ㎚ 범위에서의 특성변화를 이해하는 것이 관건이었다.

연구팀은 직경 약 10㎚의 바륨 티타네이트 나노입자와 고분자 재료를 반복적으로 쌓아올린 수십∼수백㎚ 두께의 다층박막 필름을 제작한 뒤 이를 압전 나노발전기에 구현했다.

 

이 압전 나노발전기는 일정하게 누르는 힘을 반복적으로 가해주면 커패시터(축전지) 없이도 LED 소자를 구동할 수 있는 출력전압 1.8V, 출력전류 700㎁의 전기가 발생하는 것으로 확인됐다.

 

조진한 교수는 "박막의 두께나 사용된 나노입자의 크기, 고분자의 종류를 달리함에 따라 이러한 압전 성능을 조절할 수 있어 다양한 에너지 소자로의 응용 가능성이 더욱 넓어질 것으로 기대된다"고 말했다.

 

미래부 중견연구자지원사업 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 재료분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스' 온라인판 8월 18일자에 게재됐다 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201401599/abstract).