한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 패브릭(천) 기반 압전 에너지 하베스터를 개발했다.

압전 에너지 하베스터는 압전체를 이용해 주변에서 버려지는 진동, 압력 등 에너지를 수확해 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치다.

웨어러블 기기에 사용할 수 있는 전력원으로 주목을 받고 있다.

▲ 패브릭 기반 에너지 하베스터 소자 제작과정.

패브릭 기반 웨어러블 기기는 옷에 내장형으로 사용할 수 있고 내구성이 좋다는 장점이 있지만, 제조 공정이 복잡하고 가격도 비싸다.

13일 연구팀은 간단한 '핫프레싱'(온도와 압력을 가해 두 물체를 단단히 접착시키는 방법) 공정을 이용, 전도성 패브릭과 압전 고분자 필름이 결합한 천 기반 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다.

결정화되는 온도 이하에서 고분자 필름을 패브릭에 접착시키면, 필름 표면이 비정질화되면서 패브릭 표면에 빽빽이 접착되고, 높은 계면 결합력을 가질 수 있게 된다.

핫프레싱 공정을 이용해 개발한 웨어러블 소자는 기존 의류에 그대로 적용할 수 있어 공정 단가를 낮출 수 있다.

연구팀은 굽힘 테스트와 표면·계면 절단 분석시스템을 이용해 패브릭과 고분자 필름 사이 계면 결합력을 측정, 내구성이 높다는 사실을 확인했다.

표면·계면 절단 분석시스템을 이용하면 박리 테스트나 마이크로 신축성 테스트 등 기존 계면 결합력 측정 방법보다 훨씬 더 작은 단위의 마이크로 스케일로 정확한 분석이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 에너지'(Nano Energy) 이달 호에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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