박재영 교수 연구팀, 인체 동력 기반 웨어러블 고출력 에너지하베스팅 기술 개발 성공
박재영 교수 연구팀, 인체 동력 기반 웨어러블 고출력 에너지하베스팅 기술 개발 성공 (2018.03.20) “박재영교수 연구팀, 3D 프린팅 기반 ABS (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 구조물과 PTFE-ABS (폴리테트라플루오로에틸렌-아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 나노 복합층 구조체를 이용한 팔찌 모양의 고출력 웨어러블 하이브리드 (전자기력, 마찰전기력) 에너지수확 소자관련 광운대 독자기술 개발 성공”
박재영 교수 연구팀(전자공학과)은 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 나노구조와 3D 프린터를 이용해 제작한 ABS (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 구조물을 복합층으로 이용하여 인체동력 기반 팔찌 모양의 고출력 웨어러블 하이브리드 (전자기력, 마찰전기력) 에너지 수확소자 기술 개발에 성공했다. 에너지 수확소자 기술은 휴대 및 웨어러블 전자기기의 소형화 및 저전력화에 따른 2차 전지를 대체할 수 있는 자가발전 전원기술로써 최근에 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, IoT (사물인터넷 기술) 기반 웨어러블 스마트 기기들의 수요가 급증하면서, 인체의 움직임과 같은 작은 진동에서도 고출력을 낼 수 있는 웨어러블 에너지 수확소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만, 낮은 진동에서 에너지 수확소자의 출력을 높이기 위해서는 소자의 크기 및 체적이 커져야 하기 때문에, 인체에 착용할 만큼 작고 가벼운 고출력의 소자를 구현하기에는 매우 어려운 기술로 평가되어 왔다. 박재영 교수 연구팀은 구(球)형 자석과 최적화된 설계를 통해 전자기력 에너지 수확소자의 형태를 팔찌 모양으로 제작하고, PTFE 나노 구조를 3D 프린터로 제작한 ABS 구조물과 융합하여 마찰전기 에너지 수확소자의 전극 접촉면적을 최적화함으로써 80mW 이상의 고출력을 내는 팔찌 형태의 웨어러블 하이브리드 에너지 수확소자를 개발하는데 성공하였다. 전자기력과 마찰전기 에너지 수확소자에서 각각 5.14 mW/m3, 0.22 ？W/m3의 높은 출력을 나타냈으며, 팔을 가볍게 흔드는 움직임만으로도 아날로그/디지털 손목시계, 휴대용 심박 펄스 센서, 그리고 102개의 상용 LED 전구를 밝히는데 성공하였다. 이번 연구는 산업통상자원부의 산업기술혁신사업(Technology Innovation Program, 10065696) 및 광운대학교의 교내연구비 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 세계 최고의 에너지 연구 전문저널인 엘시비어 (Elsevier) 출판의 Nano Energy (IF: 12.343) 2018년 2월 17일자 온라인 판에 게재되었다.
Web link : http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211285518301009
@웨어러블 하이브리드 에너지 수확소자의 (a) 나노 구조의 SEM 사진, (b) 성능 평가 결과, (c) 손목시계 작동 실험, (d) 휴대용 심박 펄스 센서 작동 모습 [출처 : 광운뉴스레터, https://www.kw.ac.kr/ko/life/newsletter.do?mode=view&articleNo=1503782 ]
