한기대 박진형 교수팀·한기연 권순근 연구팀 공동
스마트 재활치료 센서, 음성 진단 센서 등에 활용
[천안=뉴시스]송승화 기자 = 옷감이 '움직이는 발전기'가 되면서 몸의 신호까지 읽는 '고성능 섬유형 에너지 소자'가 개발됐다.
17일 한국기술교육대학교에 따르면 메카트로닉스공학부 박진형 교수 연구팀이 한국기계연구원 권순근 책임연구원 연구팀과 협력, 섬유 기반 고효율 나노에너지 발전기(Triboelectric Nanogenerator, 이하 TENG) 개발에 성공했다.
연구 성과는 세계적 학술지 '케미칼 엔지니어닝 저널(Chemical Engineering Journal)' 최신호(2025년 5월 온라인 게재)에 발표했다.
본 연구는 기존 금속 전극(알루미늄)에 비해 160% 높은 전압, 150% 높은 전류, 190% 높은 출력 전력을 기록하는 CLIG-TENG(면/LIG 기반 TENG)를 구현한 성과다. 또 레이저 유도 그래핀(LIG)을 면 섬유에 성공적으로 전사(transfer)해 유연하고 고효율적인 에너지 소자를 제작했다.
이번 기술은 기존 LIG가 PI(polyimide) 기판 등 제한된 소재에만 직접 제작 가능했던 한계를 극복하고, 면 섬유에 고결정성 LIG 전극을 열전사(thermal printing) 방식으로 구현했다.
개발로 웨어러블 헬스케어 센서 및 친환경 에너지 수확 기술로의 확장 가능성을 열었다는 데 큰 의미가 있다.
현재 이러한 협력 체계를 통해 산학연 융합 연구의 모범 사례를 제시했으며 향후 후속 기술 개발 및 사업화 가능성도 모색 중이다.
개발된 CLIG-TENG 소자는 손목, 무릎, 허벅지, 후두 등의 미세한 생체 신호를 고감도로 감지할 수 있는 성능을 보였으며, 스마트 재활치료 센서, 음성 진단 센서, 차세대 웨어러블 전자기기용 에너지 자가 공급원으로 활용 가능성이 높다.
박진형 교수는 "연구는 친환경 고성능 웨어러블 에너지 소자 개발 기술의 상용화를 위한 기술적 기반을 마련한 것"이라며 "향후 대면적 LIG 전극 전사 공정 고도화 및 머신러닝 기반 헬스케어 신호 분석 시스템 개발 등 후속 연구를 적극 추진할 계획"이라고 밝혔다.
한편 본 연구는 한국기술교육대학교 박사후연구원(Post-Doc.) 지원사업 및 한국연구재단 나노소재기술개발사업(과제번호 NRF-2022M3H4A4097530) 지원을 받아 수행됐다.
한국기술교육대 메카트로닉스공학부 박진형 교수 연구팀이 개발한 고성능 섬유형 에너지 소자는 면과 같은 일상의 옷에 전사 할 수 있으며, 기존 TNEG 에너지 소자보다 190% 높은 출력 전력을 가진다.(위쪽) 레이저 유도 그래핀(LIG)을 면 섬유에 전사해 유연하고 고효율적인 에너지 소자를 제작한다. *재판매 및 DB 금지
