화학뉴스

한국화학연구원은 이수연·정선호·최영민 박사 연구팀이 움직이거나 휘어지면서 스스로 전기를 생산할 수 있는 신소재를 개발했다고 6월18일 발표했다.
사람의 움직이는 동작을 전기에너지로 바꾸는 유연 자가발전 복합소재는 웨어러블 전자기기나 사물인터넷(IoT) 발전과 함께 과학 분야의 주요 관심사로 일상생활에서 버려지는 힘, 압력 진동 같은 에너지를 모아서 전기로 변환할 수 있도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
압력을 받으면 전기를 스스로 생산해내는 특성을 압전이라고 부르며, 유연 압전 소재는 압전 특성을 가지면서도 탄성을 가진 고분자물질을 혼합하는 것이 일반적이나 혼합물질 사이에 결합성이 떨어지거나 입자가 고르게 분산되지 않는 문제를 극복해야 한다.
한국화학연구원 연구팀은 압전 특성을 띠는 세라믹 나노 입자에 아민화학 작용기를 붙인 다음 작용기에 결합할 수 있는 유연한 블록 공중합체(고분자 체인이 블록 형태로 형성) 고분자물질을 찾아냈고 화학적 처리를 하지 않은 소재보다 성능이 100배 좋은 신소재를 만들었다.
해당 소재는 고분자 필름 안에 세라믹 나노 입자가 사이사이 박혀있다.
연구팀은 얼마나 많은 나노 입자가 고분자 필름 안에 들어가야 최대한 많은 양의 전기를 출력해낼 수 있을지에 대한 적정량을 산출했다.
물리적으로 굽혀도 65V의 출력전압과 1.6μA(마이크로암페어)의 출력전류가 발생했고 외부 배터리 연결 없이도 20개 이상의 LED(발광 다이오드)를 구동했다.
이수연 박사는 “압전 나노 입자와 고분자 사이 화학적인 결합을 새롭게 디자인했다”며 “유연한 축전지 소재 개발로 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다.
연구과제는 과학기술정보통신부 글로벌연구실지원사업(GRL) 및 국가과학기술연구회 출연(연) 기관 고유사업으로 수행했고, 연구논문은 에너지와 환경과학(Energy ＆ Environmental Science) 6월호 전면 표지에 실렸다.
연구팀은 관련기술을 한국·미국·유럽·중국에서 특허로 신청해 특허권리도 확보했다.