압전소자로부터 발생된 전기 ‘저장’ 과 ‘사용’ 가능해져
차세대 에너지시장 및 다양한 응용분야로의 적용 가능성이 높아 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 압전 에너지 발전 소자와 관련해, 국내 연구진이 물리적으로 매우 안정한 직류 출력의 압전 발전소자를 개발하는 쾌거를 이뤘다.
성균관대학교 신소재공학부 김상우 교수가 주도하고, 김권호(대학원생, 제1저자), 이동윤 교수(부산대학교, 공동저자)가 참여한 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 이승종)의 지원으로 수행됐다.
압전 에너지 발전소자는 주변에 존재하는 미세한 진동 및 충격, 압력등으로부터 전기에너지를 무한히 추출할 수 있는 에너지하베스팅(Energy harvesting)의 친환경에너지 발전소자이다.
이와같은 압전소자는 태양광과 풍력 발전시스템등과 같은 현재의 신재생에너지와도 융합이 가능해, 현 신재생에너지의 단점을 극복케 할 뿐아니라, 이를 통한 신에너지 창출도 가능케함으로써 적잖은 경제적 파급 효과와 함께 에너지 시장의 지각변동이 기대된다.
금번 국내 연구팀에 의해 개발된 압전소자는 물리적 에너지에서도 안정적으로 구동이 가능하고, 교류 에너지를 발전하는 기존의 압전 발전소자와 달리 직류 출력의 압전 에너지 발전소자로서 별도의 추가 회로 구성없이 압전소자로부터 발생된 에너지의 ‘저장’ 과 ‘사용’ 이 가능하다.
이는, 기존의 압전소자가 기계적 안정성이 떨어지고 그로인해 압전 효율이 높지 못한 치명적 단점을 극복한 것으로, 향후 압전소자를 이용한 차세대 에너지 시장의 큰 파장이 예상된다.
압전소자는 다양한 응용분야로의 적용 가능성이 높아 현재도 전 세계적으로 활발히 연구가 진행되고 있으며, 이번 연구진의 연구결과는 네이처 자매지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 誌 6월18일자 영국 온라인판에 게재됐다. (논문명: Piezoelectric two-dimensional nanosheets/anionic layer heterojunction for efficient direct current power generation)
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