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성균관대팀, 차세대 태양광 소재로 마찰 직류 나노발전기 개발

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성균관대팀, 차세대 태양광 소재로 마찰 직류 나노발전기 개발

2021.02.08 16:29
박남규·김상우 성균관대 교수팀 페로브스카이트 소재 활용
박남규 교수. 성균관대 제공.
박남규 교수. 성균관대 제공.

국내 연구진이 차세대 태양전지로 각광받는 페로브스카이트 소재를 활용해 직류 마찰 발전기를 처음으로 개발했다. 마찰에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 기술로 휴대용 전자기기의 에너지원 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 

 

성균관대는 박남규 화학공학·고분자공학부 교수와 김상우 신소재공학부 교수 공동연구팀이 직류 마찰 발전기를 개발했다고 8일 밝혔다. 박남규 교수는 페로브스카이트 태양전지의 세계적인 권위자로 알려져 있다. 

 

마찰전기 나노발전기는 마찰에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 일반적으로 마찰에 의한 발전은 교류 방식으로 이뤄져 직류·교류 변환기를 사용해야 하는 불편함이 존재했다. 

 

공동연구팀은 페로브스카이트 태양전지 소재인 할라이드 페로브스카이트 물질을 홀전도체 물질과 마찰할 경우 직류가 발생한다는 사실을 처음으로 발견했다. 페로브스카이트 반도체 물질 위에 유기 홀전도체 막을 마찰하면 두 필름의 접합부분에 형성된 음전하와 양전하가 열역학적으로 안정한 에너지 준위로 이동하게 돼 전류가 발생하는 원리다. 

 

기존의 마찰전기는 마찰 방향에 따라 전류의 흐름이 바뀌기 때문에 교류 전류가 발생한다. 반면 연구팀이 개발한 마찰전기는 반도체 접합에서 전하 분리 원리를 따르기 때문에 마찰 방향과 무관하게 직류 전류가 발생한다. 

 

박남규 교수는 “직류를 발생하는 마찰 발전기는 교류·직류 변환기가 필요하지 않기 때문에 전자기기에 응용할 경우 에너지 장치의 부피를 줄일 수 있다”고 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘에너지와 환경과학’ 1월 5일자에 발표됐다. 

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