옷 마찰력으로 스스로 전기 생산하는 소자 개발

한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 연구팀이 옷에서 발생하는 마찰력을 이용해 스스로 전기를 생성하는 ‘나노발전기’와 만들어진 전기를 저장하고, 이를 웨어러블 전자기기에 공급해 주는 자가충전 전원공급 소자를 개발했다.

 

웨어러블 전자 기기는 옷, 신발, 시계 등의 다양한 형태로 착용이 가능하지만 매번 배터리를 충전해야 하는 번거로움이 있다. 그래서 과학자들은 기기 자체가 전력원이 되어 전기를 스스로 생산하고 공급하는 기술을 개발하고 있다. 지금까지 마찰 전기로 발전하는 ‘마찰 전기 나노발전기’가 개발된 적은 있었지만, 안정적으로 전기를 저장하고 전달해 전원을 공급하는 통합 소자가 개발된 것은 이번이 처음이다.

 

KERI 연구원팀은 10년 이상 축적해 온 나노융합 기술을 기반으로, 우수한 전기전도성과 물성을 가진 ‘단일벽탄소나노튜브’를 신축성 있는 고분자와 효과적으로 섞는 방식을 활용했다. 이를 통해 전류를 전달하고 에너지를 저장하는 역할을 동시에 수행할 수 있는 소자를 개발했다. 테스트 결과 이 소자는 모든 방향으로 신축이 가능하고, 1만 회 이상 사용해도 견딜 수 있을 정도로 내구성이 매우 뛰어났다.

 

이 기술은 앞으로 군사용이나 레저용으로 중요하게 활용할 수 있을 것으로 전망된다. 연구에 참여한 박종환 KERI 책임연구원은 “마찰력으로 인한 전기의 생산부터 저장, 그리고 공급까지 통합적으로 수행할 수 있는 소자를 완전 신축형으로 제작한 세계 최초의 성과”라고 밝혔다.

 

이번 연구 결과는 재료 분야 국제 저명 학술지인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’에 게재됐다.