스스로 발전하고 빛에도 반응하는 ‘에너지수확기술’ 나왔다
초소형 발전 장치를 개발하려는 노력은 각계에서 진행되고 있다. 압력을 전기로 바꾸는 ‘압전소자’, 진동을 전기로 바꾸는 코일소자 등을 이용해 버려지는 에너지를 전기로 바꾸는 에너지 하베스팅(에너지 수확) 기술의 일환이다. 예를 들어 압전소자를 깐 신발을 신고 걷기만 하면 전기를 얻을 수 있는 식이다. 아직 본격적인 실용화 단계는 아니지만 가능성을 보여주는 연구성과들이 속속 등장하고 있다.
국내 연구진이 전기만 만들 뿐 아니라, 스스로 빛을 감지하는 기능도 가진 압전소자를 만들었다. 제주대 김상재 교수팀은 ‘다기능 감광성 압전 나노발전기’ 개발에 성공했다고 1일 밝혔다. 빛을 감지해 자동으로 전자회로를 작동시키는 ‘광스위칭 회로’를 만들 때 유용하다.
이 기술을 이용하면 별도의 전원공급 없이 전자회로를 구동할 수 있어 전력공급이 어려운 지역의 화재경보, 오지나 높은 산에 설치한 각종 환경모니터링 시스템 등의 개발에 도움이 되리란 기대다.
연구진은 ‘안티모니 요오드화황(SbSI)’이란 특수 화합물을 이용해 이같은 나노발전기를 개발했다. SbSl은 본래 압력을 받으면 전기를 만드는 특성을 갖고 있는데, 또 다른 특징인 광반응성을 이용, 전기를 만들면서 빛을 감지하는 기능을 동시에 구현했다.
이렇게 개발한 소자는 약 2kg 정도의 적은 외력에도 5V, 150nA(나노암페어)에 해당하는 전기를 만들어 냈다. 빛을 비춰주면 0.1~0.01초 만에 반응하는 뛰어난 광스위칭 속도를 보였다. 김상재 교수는 “자체발전이 가능하면서도 광스위칭 및 응답특성이 필요한 회로를 만들 수 있는 차별화된 특징이 있는 기술”이라고 연구 의의를 설명했다.
이 연구 성과는 국제학술지 ‘나노에너지(Nano energy)’에 8월호에 게재됐다.
