▲ 자체축전 전력소자로 인해 점등된 LED전구..

국내 연구진이 외부 전원 없이 움직임만으로 에너지를 발전시키고 저장하는 일체형 축전지를 개발해 그린에너지원으로 사용 가능할 전망이다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 29일 제주대 김상재 교수(교신저자), 미국 조지아텍 왕종린 교수와 이승우 교수, 삼성정밀화학 김영수 박사가 공동으로 참여하고, 박사과정생인 아난다 구말라마도스와 발라스브라 마니암구말이 주도한 일체형 축전지 개발 연구가 유명 재료분야 학술지인 ACS Nano 온라인판(논문명 : Piezoelectric Driven Self-Charging Supercapacitor Power Cell)에 지난달 26일 게재됐다고 밝혔다.

기존 축전지는 전기 저장을 위해 외부전원에 의한 전기 공급이 필요했지만 이번 개발품은 외부 전력공급 없이 반영구적 사용이 가능한 것이 특징이다.

연구진은 초고용량 축전지의 양극과 음극사이에 압전성을 가지는 격리막을 설치하는 방식으로 압전에 의한 자체발전과 에너지저장이 동시에 가능한 전력소자를 개발해 이를 가능케 했다.

압전(piezoelectric)은 기계적 일그러짐을 가함으로써 유전 분극을 일으키는 현상을 말한다. 격리막(separator)은 축전지의 양극과 음극 사이에 넣는 분리판으로 두 전극이 접촉하는 것을 막아주고 전류는 통하지만 불순물이 두 전극을 차단하는 것을 방지하는 역할을 한다.

이 기술을 응용하면 기존 에너지 발전과 저장이 분리된 장치들을 일체화할 수 있어 경량화, 소형화 할 수 있다. 또 기계적 외력, 바람이나 조력과 같은 자연적 움직임에도 자체발전과 동시에 축전이 가능하다.

연구진은 이번 개발한 자체축전전력소자에 간단한 손바닥 충격을 일으켰더니 300초만에 110밀리볼트가 축전돼 LED전구가 밝혀지는 것을 확인했다. 소자의 두께를 1mm이하로 얇게 만드는 것이 가능하고 신축성을 가질 수 있어 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기 등에 적용이 가능하다.

김상재 교수는 “이번 자체축전전력소자는 별도의 전력발생장치가 없는 고립된 공간에서도 기계 혹은 자연의 작은 힘으로도 전기를 생산할 수 있는 것으로 추후 스마트전자기기 뿐만 아니라 외부전력의 공급이 어려운 재난·재해 발생 지역에서 소규모 전력원으로 사용하는 등 큰 가능성을 보여준 성과”라고 말했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자지원)에 지정돼 수행됐다.