박재영 교수 연구팀, 고출력 에너지하베스팅 기술 개발 성공
박재영 교수 연구팀, 초소형 고출력 하이브리드 에너지하베스팅 기술 개발 성공 (2018.01.19)
본교 박재영 교수 연구팀(전자공학과)은 할바흐 자석배열(Halbach magnet array), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 나노 구조 및 Aluminum 나노 잔디 (Nano-grass) 전극 (음극, 양극)를 이용하여 인체동력 기반의 초소형 고출력 하이브리드(Electromagnetic, triboelectric) 에너지 수확소자 기술 개발에 성공했다. 현재까지 휴대형 스마트기기, 웨어러블 기기, 사물인터넷 (IoT) 시스템의 2차 전지를 대체할 수 있는 전원기술로 인체동력기반의 에너지 수확소자 기술(전자기력 기반, 압전력 기반, 마찰전기 기반, 정전력 기반)이 최근에 많은 연구가 이루어지고 있으나, 아직까지 인체의 움직임과 같은 낮은 진동에서 고출력을 낼 수 있는 초소형 에너지 수확 기술이 발표된 사례가 거의 없었다. 또한, 전자기력 기반의 에너지 수확소자의 높은 출력전류와 마찰전기 에너지 수확소자의 높은 출력전압을 이용한 하이브리드 에너지 수확소자는 외부 저장소자에 충전하는데 효과적이나, 전자기력 기반의 에너지 수확소자의 출력을 높이기 위해서는 그 크기가 커져야하기 때문에 소형화에는 한계가 있는 기술로 평가되어왔다. 박재영 교수 연구팀은 할바흐 자석배열을 사용하여 고출력을 냄과 동시에 전자기력 에너지 수확소자의 크기를 소형화하고, PTFE 나노 구조 및 Aluminum 나노 잔디 구조의 전극을 사용하여 마찰전기 에너지 수확소자의 전극 접촉면적을 넓힘으로써 고출력을 내는 초소형 하이브리드 에너지 수확소자를 개발하는데 성공했다. 개발된 에너지 수확소자는 기존에 발표된 하이브리드 에너지 수확소자와 비교하여 1.9 ~ 34배 이상의 고출력 (3.74 mA, 344 W/m3)을 나타냈으며, 손을 흔드는 작은 움직임으로 온/습도 측정기와 10개 이상의 상용 LED 전구를 밝히는데 성공했다. 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) 2017년 1월 4일자 온라인 판에 게재되었다.
Web link : http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211285517308224
<제안한 휴대형 하이브리드 에너지 수확소자의 구성 (a), 제작된 에너지 수확소자 (b), 나노 구조의 SEM 사진 (c, d) >
<제작된 휴대형 하이브리드 에너지 수확소자의 성능 평가결과 (커패시터 충방전 그래프) (a,b), 온/습도 측정기기 작동 실험 (c), LED 전구의 연속 밝히기 (d) >
[출처 : 광운뉴스레터, https://www.kw.ac.kr/ko/life/newsletter.do?mode=view&articleNo=1503353 ]
