마찰을 이용해 전기를 만드는 의류용 발전장치가 국내 기술로 개발됐다. 이를 실제 옷에 적용하면 외부에서 추가 전력을 공급하지 않고도 자체 생산한 전기로 LED를 작동하고 차량 무선 조종도 가능하다.
성균관대 신소재공학부 김상우 교수팀은 8일 “두 물질 간에 생긴 마찰을 전기로 바꾸는 직물형 마찰전기 발전소자를 개발했다”고 밝혔다. 이 연구결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS나노’ 최신호에 실렸다.
마찰전기 발전소자는 서로 다른 두 물질이 마찰을 일으킬 때 발생하는 정전효과와 분극현상을 통해 기계적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 원리다.
김 교수팀은 현재 상용화해 있는 은 코팅 직물 위에 나노미터(1나노미터=10억분의 1m) 크기의 산화아연(ZnO) 막대를 수직으로 배열하고, 그 위에 실리콘 고분자물질(PDMS)을 코팅해 정전효과와 분극현상이 가능한 나노패턴을 구현했다. 은 코팅 직물과 PDMS 코팅 막대가 마찰하면 각각 양전하와 음전하를 띠게 되고, 두 물질이 붙었다 떨어졌다 하면 전기가 생산되는 것이다.
이렇게 제작한 발전소자를 가로세로 4㎝ 면적으로 만들어 옷의 소매에 부착하고 실험한 결과 전압 170볼트(V), 전류 110마이크로암페어(㎂)의 전기가 생산됐다. 김 교수팀은 이 전기로 옷에 붙인 LED를 작동시키고 차량용 무선 리모트도 구동하는데 성공했다.
김 교수는 “이번 기술을 이용하면 외부 전원 없이 작동하는 자가구동형 웨어러블 장치를 구현할 수 있다”며 “미래 에너지 분야의 새로운 발전 패러다임으로 제시될 수 있을 것”이라고 내다봤다.
임소형기자 precare@hk.co.kr
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