국내 연구진이 바륨 티타네이트 나노입자와 고분자로 구성된 다층박막 필름을 만들고, 전기에너지를 생성하는 압전 나노발전기로 구현하는데 성공했다.
조진한 고려대 화공생명공학과 교수팀과 김상우 성균관대 신소재공학부 교수팀은 공동연구를 통해 직경 약 10nm(나노미터)의 바륨 티타네이트 나노입자와 고분자 재료를 반복적으로 쌓아올린 다층박막 필름을 제작하고, 이를 압전 나노발전기에 구현했다고 18일 밝혔다.
연구팀은 일정하게 누르는 힘을 반복적으로 가해줌으로써 커패시터 도움 없이 LED 소자를 구동할 수 있는 수준인 1.8V의 출력전압과 700nA의 출력전류 발생을 확인했다.
압력이나 전기장에 의해 전기분극 방향을 바꿀 수 있는 바륨 티타네이트 나노입자는 압전소자나 비휘발성 메모리 등 다양한 전기 소자에 응용할 수 있다. 하지만 이를 위해서는 나노미터 스케일에서의 특성변화를 이해하는 것이 관건이다.
연구팀은 무극성 용매에서 박막을 조립함으로써 기존처럼 극성 용매인 물에서 조립할 때 나타날 수 있는 입자의 흡착량 감소나 누설전류 발생 문제를 완화했다. 고분자 대신 탄소나노튜브를 이용하면 리튬이온전지 등 다양한 에너지 저장소자에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
조진한 교수는 “박막 두께나 사용된 나노입자 크기, 고분자 종류를 달리함에 따라 압전성능을 조절할 수 있어 다양한 에너지 소자로의 응용 가능성이 넓어질 것으로 기대된다”고 밝혔다.
연구결과는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Mateirals)’ 온라인판 8월 18일자에 게재됐고, 향후 인쇄판 속표지논문으로 게재될 예정이다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
