국내 연구진이 에너지 효율을 기존보다 36배 높인 `압전(Piezoelectric) 에너지 발전소자`를 개발했다. 압전은 정렬된 원자결정에 일정 방향으로 압력을 가할 때 전기적 분극현상으로 기계 에너지와 전기 에너지가 상호 변환하는 작용을 말한다.
교육과학기술부는 성균관대 김상우 교수 팀이 유·무기물 하이브리드 구조를 이용해 효율을 높인 압전 에너지 발전소자를 개발했다고 27일 밝혔다.
압전 에너지를 차세대 에너지원으로 실용화하기 위한 연구가 진행 중이지만 낮은 출력이 걸림돌이었다. 무기물 압전 반도체를 이용한 발전소자는 반도체 내 자유전자가 압전 효율을 감소시키는 문제가 있었다.
연구팀은 이 자유전자를 제거하기 위해 P형의 폴리머 물질(P3HT)을 나노구조에 접합했다. 이 유기물이 N형의 무기물 압전 반도체 물질과 결합해 자유전자가 외부로 빠져나오도록 개선했다.
실험 결과 기존 무기물 압전 반도체만 이용한 발전소자보다 에너지 변환효율이 36배 이상 증가했다. 또 압전에너지 발전소자만으로 발광다이오드(LED)를 구현하는데 성공했다.
김상우 교수는 “압전에너지 발전소자의 실용화 시기를 크게 앞당겨 국내외 에너지 시장에 큰 파급효과가 있을 것”으로 기대했다.
이번 연구결과는 나노과학분야 학술지 `나노 레터스(Nano Letters)` 온라인에 실렸다.
윤대원기자 yun1972@etnews.com
