인하대학교(총장 조명우)는 물리학과 양자기능성물질연구실 정종훈 교수 연구팀이 화성과 같이 극한 환경에서도 안정적으로 전기를 생산할 수 있는 압전발전기를 개발했다고 21일 밝혔다.
압전발전기는 공간대칭성이 깨진 물질에 외력이 가해질 때 발생하는 전하를 이용한 장치다. 작고 느린 역학적 진동에서도 큰 전력을 생산해 낼 수 있지만, 상온, 상압과 같이 일반적인 환경에서 주로 사용돼 왔다.
정 교수 연구팀은 강유전성 폴리머(고분자량 화합물)의 전기분극 방향과 금속 전극의 배열을 최적화해 섭씨 영하 266도의 극저온, 10-5토르(Torr)의 저압, 10W의 자외선 하에서도 매우 큰 전력을 안정적으로 발생시켰다. 이어 화성과 유사한 상황(섭씨 영하 50도, 5토르의 이산화탄소, 46W/m2의 자외선 세기)에서 인체의 미세한 진동으로 LED를 구동할 수 있을 정도의 전력이 생성됨을 보였다.
이러한 연구결과를 담은 논문 ‘분극과 전극이 최적화된 거친 환경 압전 발전기(Polarization- and Electrode-Optimized Polyvinylidene Fluoride Films for Harsh Environmental Piezoelectric Nanogenerator Applications)’는 재료 분야 국제 학술지 ‘스몰(Small)’에 4월 8일 자 표지논문으로 선정됐다.
정종훈 교수는 “화성이 우리에게 점점 가까워지고 있다. 극한 상황에서 압전 발전기의 효율과 안정성을 증대시킬 수 있는 물리적 요인을 최적화해 ‘마션(Martian)’을 현실화하는 데 기여하고 싶다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실사업(BRL) 지원을 받아 진행했다.
안창원 울산대학교 교수 연구팀, 강종윤 한국과학기술연구원 박사 연구팀, 이민백 인하대 물리학과 교수 연구팀이 참여했다.
인천=정창교 기자 jcgyo@kmib.co.kr
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