고전압 장비 없이 스프레이 분사로 자가발전 섬유 만든다

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화학연, 스프레이 한 번에 '섬유 형성+코팅' 2가지 과정 동시 구현

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국화학연구원은 손은호·김주현 박사 연구팀이 한국기술교육대 배진우 교수 연구팀과 공동으로 서로 다른 고분자를 혼합해 고전압 장비 없이 스프레이 코팅만으로 자가발전 섬유를 만들었다고 19일 밝혔다.

서로 다른 두 물체가 접촉 후 떨어지면 정전기처럼 미세전기가 발생한다. 이를 활용한 '마찰전기 나노발전기'(TENG)의 발전량을 높이려면 두 물체가 닿는 면적을 넓히고, 전기가 쉽게 누출되지 않도록 해야 한다.

연구팀은 전자를 끌어당기는 성질이 강한 불소계 고분자 P(VDF-TrFE)와 만들어진 전기를 잘 붙잡는 실리콘계 고분자(PDMS)를 혼합한 뒤 스프레이로 분사하는 1단계의 단순한 공정을 개발했다.

연구팀은 이 소재를 12개의 TENG 센서가 모인 키패드로 활용해 비밀번호를 인식, 잠금장치를 작동시키는 스마트 도어락 상자도 만들었다.

이를 통해 개발된 소재가 에너지 하베스터(주변 환경의 진동이나 기계적 힘을 받아 발생하는 압전 효과를 이용해 전기 에너지로 변환하고 회수하는 소자)는 물론 별도의 전원이 필요 없는 인간-기계 인터페이스용 센서로도 활용될 수 있음을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 마찰전기를 활용한 스마트 센서와 웨어러블 전자소자 제조 공정에 활용될 것으로 기대한다.

배진우 교수는 "간단한 스프레이 공정만으로 섬유 구조를 형성하는 동시에 서로 다른 고분자가 각자 기능에 맞는 위치에 자발적으로 배열되도록 코팅한 것"이라며 "앞으로 대면적 자가발전 센서와 웨어러블 전자소자 제조 공정을 단순화하는 데 활용될 것"이라고 말했다.

kjunho@yna.co.kr

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