화학연·한기대, 스프레이 공정으로 마찰전기 자가발전섬유 구현

한국화학연구원 손은호·김주현 박사팀과 한국기술교육대 배진우 교수팀이 불소계 고분자 P(VDF-TrFE)와 실리콘계 고분자 PDMS를 혼합해 스프레이 분사 한 단계 공정만으로 섬유 형성과 코팅을 동시에 구현하는 마찰전기 나노발전기(TENG)용 자가발전 섬유를 개발했다. 기존에는 고전압 장비로 섬유를 뽑은 뒤 전기 누출 방지 코팅을 별도로 입혀야 했던 복잡한 공정을 단순화했다. 성능 평가에서 290V 전압, 7.5㎂ 전류, 최대 1.23W/㎡ 전력밀도를 기록했고 3만회 접촉·분리 작동 후에도 초기 출력 성능을 유지하는 내구성을 확인했다. 연구팀은 이 소재로 12개 TENG 센서가 모인 키패드를 만들어 스마트 도어락 상자에 적용, 별도 전원이 필요 없는 에너지 하베스터·인터페이스 센서로서의 활용 가능성을 보였다. 연구 성과는 '어드밴스드 컴포지트 앤드 하이브리드 머티리얼스'에 게재됐다.

핵심

1. 불소계 고분자 P(VDF-TrFE)와 실리콘계 고분자 PDMS를 혼합해 고전압 장비 없이 스프레이 코팅 한 단계로 자가발전 섬유 제조
2. 290V 전압, 7.5㎂ 전류, 최대 1.23W/㎡ 전력밀도로 소형 전자기기 센서급 성능 확인
3. 3만회 접촉·분리 작동 후에도 초기 출력 성능 유지하는 내구성 확인
4. 12개 TENG 센서 키패드로 스마트 도어락 상자 시연, 별도 전원 없는 인터페이스 센서 가능성 제시