한국화학연구원(원장 김성수)이 움직이거나 휘어지면 스스로 전기를 발생하는 새로운 압전소재를 개발했다. 기존 압전소재보다 100배 많은 전기를 스스로 생산, 웨어러블 기기나 사물인터넷(IoT)용 무선센서 등에 유용할 것으로 기대된다.
한국화학연구원은 이수연, 정선호, 최영민 박사 연구팀이 세라믹 나노입자와 고분자 물질을 화학적으로 단단하게 결합하는 기술을 개발해 화학적 처리를 하지 않은 소재보다 성능이 100배 향상된 신소재를 만들었다고 18일 밝혔다.
유연 압전소재는 주로 압력을 받으면 전기를 생산하는 '압전특성'을 가진 물질과 탄성을 가진 고분자 물질을 혼합해 만든다. 하지만 기존 기술로는 혼합한 물질 간에 결합이 이루어지지 않고 입자가 고르게 분산되지 않아 발전량이 적었다.
화학연 연구팀은 압전 특성을 띠는 세라믹 나노입자에 '아민' 화학 작용기를 붙여주고, 이 작용기에 잘 붙을 수 있는 유연한 블록공중합체 고분자 물질을 찾아냈다. 이들 물질을 혼합해 열처리해 화학적으로 단단하게 결합되고 입자가 고르게 분산된 유연 압전 신소재를 만들었다.
이 신소재는 웨어러블 기기 및 IoT 무선 센서 등의 핵심 소재로 활용할 수 있다. 연구팀은 유연 축전기 소재 및 균일한 전기 출력이 가능한 자가발전 소재 등 후속 연구도 진행하고 있다.
이번 연구 결과는 에너지 분야 권위지인 '에너지 & 환경 과학' 6월호 표지 논문으로 게재됐다.
최영민 박사는 “한국, 미국, 유럽, 중국에서 특허권리를 확보했다”면서 “4차 산업혁명 시대에 반드시 필요한 자가발전 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
김순기기자 soonkkim@etnews.com