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경북대 박귀일 교수팀, 압전현상을 이용한 투명하고 유연한 자가발전 압력센서 개발

등록일
2019-11-05 13:42
작성자
조회수
223
게시기간
2019-11-05 ~ 2022-11-30
경북대 신소재공학부 박귀일 교수팀이 외부 전력 공급 없이 외부 압력을 전기적 신호로 감지할 수 있는 ‘투명하고 유연한 자가발전 압력센서(Transparent and flexible self-powered pressure sensor)’를 개발했다.
이번 연구 결과는 영국왕립화학회에서 발간하는 재료화학 분야 저명 학술지인 ‘재료화학회지A(Journal of Materials Chemistry A, Impact factor: 10.733)’ 10월 30일자 온라인판에 게재됐다.

압전현상을 기반으로 한 에너지소자는 주변에서 버려지는 진동, 굽힘 그리고 압력 등 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로, 저전력 전자 장치의 전력원과 센서로 직접 사용할 수 있다.

박 교수팀은 투명 압전폴리머층을 전극이 패턴 되어있는 플라스틱 기판 위에 코팅하고, 투명전극 소재인 은 나노선을 이용한 전극을 형성해 투명한 자가발전 소자 및 압력 감지 센서를 개발했다. 이를 이용해 외부 전력원을 이용한 전력 공급 없이 가해지는 압력의 형상과 크기에 따라 스스로 전기신호를 생성하고 이를 실시간으로 시각화하여 모니터에 표시하는 데 성공했다. 기존에 보고되던 압력 감지 센서는 전기적 신호 변화를 감지하기 위해 외부에서 지속적으로 전력을 공급해야 한다는 단점이 있다.

박 교수팀이 개발한 센서는 반복적인 굽힘에 따라 ~17V의 전압과 ~2.5μA의 전압을 출력해 기존의 투명하고 유연한 에너지 발전소자 가운데 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다.

박귀일 교수는 “제작 공정이 간단하고 외부 전력원이 필요하지 않은 장점이 있으며, 투명하고 유연해 창문과 디스플레이 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.
이번 연구는 박귀일 교수(교신저자)가 주도하고, 현동열 학부생(신소재공학부 3학년, 제1저자)과 신소재공학부 정창규 교수와 함께 진행됐으며, 한국연구재단(과학기술정보통신부/교육부)이 주관하는 기초연구실지원사업과 학문균형발전지원사업(보호연구)의 지원으로 수행됐다.

<왼쪽부터 박귀일 교수, 현동열 학생>