인하대(총장 조명우)는 이민백 물리학과 교수 연구팀이 내부 코로나 방전(Interlayer Corona Discharge)을 활용한 이온 기반 마찰 대전 에너지 수집 소자를 개발했다고 12일 밝혔다.
코로나 방전은 기체 중에서 두 전극 사이에 전압이 점차 높아지면 특정 지점에서 불꽃 방전이 발생하는데, 불꽃을 내기 전 전기장의 강한 부분만 발광하면서 전도성을 갖는 현상을 말한다.
이민백 교수 연구팀은 은(Ag) 나노선과 양전자(PET) 복합기판을 적층(얇은 필름 모양의 물질을 두 종류 이상 맞붙이는 것) 구조로 제작하고, 내부 코로나 방전을 이용해 소자 표면에 음이온을 유도하는 데 성공하면서 마찰 대전 에너지 수집 소자를 구현했다.
그동안 마찰 대전 에너지 수집 소자는 습도에 대한 낮은 저항력과 높은 전압에 비해 낮은 출력 전류 문제로 실제에 응용할 수 있는 마찰 대전 에너지 수집 소자 개발은 난제로 여겨졌다.
하지만 이번에 개발한 마찰 대전 에너지 수집 소자는 은 전극이 기판 내부에 위치해 마찰 손상에 대한 내구성이 강하고, 투명하고 유연한 소자 구현이 가능하다. 기존 마찰 대전 에너지 수집 소자와 비교했을 때 고습도나 물에 의한 성능 저하가 거의 없었다. 3만회 이상 구동을 했을 때도 400V의 높은 성능을 유지했다. 방전 처리하지 않은 소자의 경우 출력 전압이 30V 정도임을 고려할 때 고안한 방법의 출력과 안정성은 우수한 것으로 확인했다.
이민백 교수는 “내부 코로나 방전을 통한 이온 기반 마찰 대전 소자는 앞으로 지속 가능한 출력을 갖는 차세대 에너지 수집 소자로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이 같은 결과가 담긴 ‘이온 나노 제너레이터에 대한 층간 코로나 방전 처리를 위한 적층 구조’ 논문은 국제 저명 학술지인 ‘스몰 메소즈(Small Methods, IF=15.4)’에 게재됐다.
인천=김동성 기자 estar@etnews.com
