외부전원 없이 움직임만으로 반영구적인 에너지원 기대

국내 연구진이 외부의 전원 없이 기계적인 움직임만으로 에너지를 생산하고 저장까지 할 수 있는 축전지를 개발했다.

한국연구재단은 제주대 메카트로닉스공학과 김상재 교수(교신저자)와 미국 조지아텍 왕종린 교수 및 이승우 교수, 삼성정밀화학 김영수 박사 연구팀이 스스로 발전하고 에너지를 저장하는 일체형 축전지를 개발했다고 29일 밝혔다.

지금까지 축전지는 전기의 발전과 저장을 위해 서로 다른 적용기술과 물리적으로 분리된 장치로 이뤄져 있어 가동하려면 외부로부터 전기 공급이 필요하다.

연구진은 이번에 초고용량 축전지의 양극과 음극 사이에 압전(壓電)성이 있는 격리막을 설치해 압전에 의한 자체 발전과 동시에 에너지 저장이 가능한 전력소자를 개발, 외부의 전력공급 없이도 반영구적으로 사용이 가능한 그린 에너지원을 확보할 수 있게 됐다.

이번 성과를 응용하면 기존에 에너지 발전과 저장이 분리된 장치들을 일체화해 경량화·소형화할 수 있을 뿐 아니라 기계적인 힘과 바람·조력과 같은 자연적인 움직임으로 자체 발전을 하면서 동시에 축전이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 "이번 개발된 축전지는 외부발전기를 별도로 설치하지 않는 작은 크기와 자유자재로 구부릴 수 있는 특성 등 사물인터넷(IoT) 시대 소비자의 다양한 요구에 맞춰 새로운 디자인과 기능을 실현시켜 줄 수 있어 웨어러블 기기 등 신시장 창출로 정부의 창조경제 구현에도 일조할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

김상재 교수는 "이번 연구에서 시연한 자체축전전력소자는 별도의 전력발생장치가 없는 고립된 공간에서도 기계 혹은 자연의 작은 힘으로도 전기를 생산 및 저장이 가능한 특성이 있어 얇고 경량의 유연하고 웨어러블한 차세대 휴대용 스마트전자기기 뿐만 아니라 플랫폼을 설치해 외부전력의 공급이 어려운 재난·재해 발생 지역, 도서와 산간 지역의 소규모 그린전력원으로 활용이 가능하다"고 말했다.

미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자지원)의 하나로 수행된 이번 연구는 재료 분야 국제학술지인 'ACS 나노' 온라인판 3월 26일자에 실렸다.