충남대학교(총장 이진숙) 신소재공학과 윤순길 교수팀이 유/무기 페로브스카이트에 기계적 힘을 가해 고출력 에너지를 생산하고, 이를 리튬 배터리에 저장해 사용할 수 있는 융합소자 제조 기술을 개발했다.
이번 연구결과는 에너지 분야의 세계적 과학 저널 ‘Nano Energy’(IF: 19.069)에 지난 12일자 온라인으로 게재됐다. (논문 제목: High-power nanogenerator of 2D-layered perovskite in a polymer matrix for self-charging battery-powered electronics)
현재 유/무기 페로브스카이트는 태양전지의 소재로 주로 활용되고 있지만, 햇빛이라는 환경적 요인에 제한받는다. 하지만 연구팀은 유/무기 페로브스카이트에 기계적 힘을 가해 에너지를 생산함으로써 환경적 제한에서 벗어났다.
또, 연구팀은 이번 연구에서 기계적인 힘으로 생산한 에너지는 생산량이 적어 리튬 배터리 저장까지 어렵다는 단점을 획기적으로 개선했다.
연구팀은 유/무기 페로브스카이트인 DAPPbI4를 PVDF에 복합화해 ‘triboelectric nanogenerator’를 제조했다. 그 결과 전압은 약 662V, 전류 밀도는 18.7A/cm2(총 파워 밀도: 4.28 mW/cm2)를 나타냈고, 이렇게 발생한 에너지를 리튬 이차전지에 융합해 약 40분 만에 4V 충전에 성공했다.
윤순길 교수는 “이번 융합 소자 제조기술이 상용화되면 기계적 에너지를 곧바로 이차전지에 충전해 사용할 수 있어 일차전지인 배터리가 필요 없게 될 것”이라며, “또, 제조시 박막공정을 적용하면 전자 소자는 더욱더 경량화, 소형화가 가능하다”고 말했다.
