KAIST-조지아공대 `나노발전기` 세계 첫 개발

KAIST가 미국 조지아공대 연구진과 공동으로 나노발전소를 개발했다. 사진은 휘어지는 유연한 나노박막물질에서 전기가 발생하고 있는 모습의 조형도.
KAIST가 미국 조지아공대 연구진과 공동으로 나노발전소를 개발했다. 사진은 휘어지는 유연한 나노박막물질에서 전기가 발생하고 있는 모습의 조형도.

심장박동이나 혈액흐름 등 미세한 움직임만으로 전기를 생산하는 ‘나노발전기’를 한미 연구진이 공동으로 개발했다.

KAIST(총장 서남표) 신소재공학과 이건재 교수 연구팀은 압전특성이 우수한 세라믹 박막물질을 이용해 심장 박동, 혈액 흐름과 같은 미세한 움직임으로도 전기를 만들 수 있는 새로운 형태의 나노발전 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

이 연구결과에는 미국 조지아 공대 왕종린 교수팀도 참여했다. 이 팀은 현재 동물 이식형 나노발전기 생체실험을 후속 연구로 진행 중이다.

압전특성은 가스레인지에 있는 점화스위치의 작동원리와 같이, 세라믹에 압력이나 구부러짐의 힘이 가해질 때 전기가 발생하는 것을 말한다. 그러나 효율이 좋은 세라믹 물질은 대부분 깨지기 쉬운 성질 때문에 유연한 전자 장치로의 활용은 불가능했다.

이 교수팀은 높은 압전특성을 가지면서 깨지지 않고 자유롭게 구부릴 수 있는 세라믹 나노박막물질을 설계해 바이오-환경 친화적인 고효율 나노발전기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다.

미세한 바람, 진동, 소리와 같이 자연에서 발생되는 에너지원과 심장 박동, 혈액 흐름, 근육 수축·이완과 같이 사람 몸에서 발생하는 생체역학적인 힘을 이용해 전기를 생산한다.

이 나노발전기술은 전선과 배터리 없이도 발전이 가능해 휴대용 전자제품 뿐만 아니라 몸속에 집어넣는 센서나 로봇의 에너지원으로도 사용할 수 있다.

이건재 교수는 “나노발전기술의 회로구조를 변형하면 LED발광도 이루어 질 수 있다”며 “향후 꿈의 무공해·무한 에너지원이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이 연구 결과는 나노과학기술(NT) 분야의 세계적 권위지인 `나노 레터스` 11월호 온라인 판에 게재됐다.

대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr